Газ как добывается: Как добывают природный газ

Содержание

Как добывают природный газ

Природный газ поднимается по скважине за счет естественной энергии. Его добычей занимаются в Америке, Европе, Африке и других регионах. Седьмая часть всей мировой добычи приходится на долю «Газпрома».

Добыча «вслепую»

Природный газ заключен в мельчайшие поры, которыми обладают некоторые горные породы. Глубина, на которой находится природный газ, колеблется от 1000 метров до нескольких километров. После проведения геологоразведочных работ, когда установлено, где именно находятся залежи, начинается процесс добычи газа, то есть его извлечения из недр, сбора и подготовки к транспортировке.

Главной особенностью добычи газа по сравнению с добычей твердых полезных ископаемых является то, что газ остается скрытым в герметичных конструкциях на всех этапах — с момента извлечения из пласта и до момента, когда попадает к потребителю.

Бурение скважин

Газ извлекается из недр при помощи специально пробуренных скважин, которые называются добывающими или эксплуатационными.

Вообще разновидностей скважин существует множество — они используются не только для добычи, но и для изучения геологического строения недр, поиска новых месторождений, вспомогательных работ и так далее.

Зачем бурить «лесенкой»

Трубы для укрепления стенок скважин могут вкладываться одна в другую — по принципу подзорной трубы. Так они занимают гораздо меньше места и хранить их удобнее. Давление должно распределяться равномерно. Добывающие скважины располагаются по всей территории месторождения, чтобы пластовое давление спадало равномерно.

Глубина скважины может достигать 12 км. Такая глубина может быть использована для исследования литосферы.

Ствол скважины укрепляют специальными обсадными трубами и цементируют.

После скважины

Природный газ поднимается на поверхность за счет естественной энергии — стремления в зону с наименьшим давлением. Поскольку газ, полученный из скважины, содержит множество примесей, его сначала отправляют на обработку. Недалеко от некоторых месторождений строятся установки комплексной подготовки газа, в некоторых случаях газ из скважин сразу попадает на газоперерабатывающий завод.

Объемы добычи

Сегодня на долю «Газпрома» приходится 74% российской и 14% мировой добычи газа.

В таблице, приведенной ниже, сопоставлены объемы добычи газа во всем мире, в России в целом и объемы добычи «Газпрома»:

  Мир в целом, млрд куб. м Россия, млрд куб. м ОАО «Газпром», млрд куб. м
2001
2493
581 512
2002 2531 595 525,6
2003 2617 620 547,6
2004 2692 633 552,5
2005 2768 641 555
2006 2851 656 556
2007 2951 654 548,6
2008 3065 665 549,7
2009
2976 584 461,5
2010 3193 649 508,6
2011 3291,3 640 513,2
2012 3363,9 655 487

Данные о мировой добыче газа взяты из отчета BP.

Данные о российской добыче газа взяты из отчетов Федеральной службы государственной статистики, ЦДУ ТЭК и Минэнерго РФ.

Добыча газа и нефти

Как добывают природный газ

В 2020 году «Газпром» добыл (без учета доли в добыче организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции):

  • 453,5 млрд куб. м природного и попутного газа;
  • 16,3 млн т газового конденсата;
  • 41,6 млн т нефти.

Стратегия в добыче газа

Месторождения

В своей стратегии ПАО «Газпром» придерживается принципа добычи такого объема газа, который обеспечен спросом.

Стратегическими регионами добычи газа на долгосрочную перспективу являются полуостров Ямал, Восточная Сибирь и Дальний Восток, континентальный шельф России.

В основе стратегии «Газпрома» в освоении перспективных месторождений лежит экономическая эффективность, определяемая синхронным развитием мощностей по добыче газа и возможностей его транспортировки, комплексной переработки и хранения.

Стратегия в добыче нефти

Развитие нефтяного бизнеса является одной из стратегических задач «Газпрома». Основу нефтедобычи в Группе «Газпром» составляет ПАО «Газпром нефть».

Ключевая задача ПАО «Газпром нефть» до 2030 года — выстроить компанию нового поколения, стать ориентиром для других компаний мировой нефтяной отрасли по эффективности, технологичности и безопасности.

Для достижения этих целей «Газпром нефть» будет стремиться к максимально рентабельному извлечению остаточных запасов на текущей ресурсной базе за счет распространения применяемых лучших практик оптимизации разработки, снижения себестоимости опробованных технологий, а также привлечения и массового внедрения новых технологий.

Производственные мощности Группы «Газпром» на территории России

По состоянию на 31 декабря 2020 года на территории России Группой «Газпром» разрабатывалось 147 месторождения углеводородов. Основным центром добычи газа «Газпромом» остается Надым-Пур-Тазовский нефтегазоносный район в ЯНАО. Деятельность по освоению нефтяных запасов Группы ведется преимущественно на территории ЯНАО и ХМАО-Югры, а также в Томской, Омской, Оренбургской и Иркутской областях, в Печорском море.

Мощности Группы «Газпром» в добыче углеводородов на территории России по состоянию на 31 декабря 2020 г. (без учета компаний, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции)

 

20162017201820192020
Разрабатываемые месторождения, ед.136136138144147
Действующие газовые эксплуатационные скважины, ед.74417438741874387494
Действующие нефтяные эксплуатационные скважины, ед.86817358848977528519

Показатели добычи газа, конденсата и нефти

На долю «Газпрома» приходится 66% российского объема добычи газа и 11% всего добываемого в мире газа.

В 2020 году Группой «Газпром» (без учета доли в добыче организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции) добыто 453,5 млрд куб. м природного и попутного газа.

По итогам 2020 года «Газпромом» (без учета доли в добыче организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции) добыто 41,6 млн т нефти и 16,3 млн т газового конденсата.

С учетом доли Группы «Газпром» в объемах добычи организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции (1 млрд куб. м природного и попутного газа и 5,5 млн т нефти), добыча углеводородов Группой составила 454,5 млрд куб. м природного и попутного газа, 16,3 млн т газового конденсата и 47,1 млн т нефти.

Освоение углеводородных ресурсов за рубежом

На территории зарубежных стран Группа «Газпром» ведет поиск и разведку месторождений углеводородов, участвует в ряде нефтегазовых проектов, вошедших в стадию добычи, а также оказывает сервисные услуги, связанные со строительством скважин.

Работа ведется на территории стран бывшего Советского Союза, государств Европы, Юго-Восточной Азии, Африки, Ближнего Востока и Южной Америки.

 

Как добывается природный газ?

 

На сегодняшний день энергоносители являются самым востребованным мировым ресурсом. Они необходимы каждой стране, поэтому спрос на них является стабильно высоким вне зависимости от цены, а объемы добычи ежегодно растут. Можно с уверенностью сказать, что стоимость топливных ресурсов влияет на положение всей мировой экономики.


Способы добычи природного газа изменяются с развитием технологий. Они становятся более совершенными, потери полезного ископаемого и себестоимость разработок минимизируются, а скорость выемки его из недр увеличивается. Это все приводит к возможности обеспечивать растущий мировой спрос в необходимом объеме.


Но стоит учитывать, что природный газ является исчерпаемым ресурсом и уже сейчас по приблизительным подсчетам ученых разведанных запасов хватит всего на 35-40 лет. Так что человечеству пора всерьез задумать о поиске альтернативных источников получения тепловой энергии.

 


Если в ближайшее время не будет найдено несколько гигантских месторождений, то в ближайшие десятилетия нас ждет настоящий кризис газовой отрасли. Чем меньше ресурсов будет оставаться в недрах, тем выше будет его стоимость. А рост цен на энергоноситель всегда влечет за собой инфляцию.

 

Технология добычи газа

 

 

Если они будут мизерными, то нет смысла начинать разработку, так как затраты на бурение, установку оборудования и откачку ресурса во много раз превысят его стоимость. Так что нужно не просто отыскать газ, но и попасть на крупные залежи, добыча которых будет экономически целесообразной.


Для желающих заняться таким бизнесом стоит сразу отметить, что в большинстве стран государство обладает полной монополией на все находящиеся в недрах ресурсы, поэтому нельзя просто разведать залежи и начать их добывать. Придется получить огромное количество разрешающих документов.

 

 

Но и тогда не стоит рассчитывать на полную самостоятельность, потому что государственный представитель будет регулярно следить за соблюдением технологических и экологических норм. Также бизнесмену придется платить определенный налог на использование недр.


Итак, если было найдено интересное с экономической точки зрения месторождение, начинается его разработка. Газ залегает на огромных глубинах, не менее 1000 метров, так что для его добычи требуется специальное оборудование. Буры изготавливаются из самых прочных марок стали, чтобы они могли справляться с работой на любых типах грунта. Их длина соответствует глубине залежей.

 


Самая глубокая скважина находится в России и составляет более 6 километров. Газ хранится в земной коре в микроскопических трещинах и целых подземных пещерах. После того, как бур открывает ему доступ наружу, он поднимает на поверхность за счет огромной разницы давлений. Это позволяет не использовать дополнительное оборудование для откачки. В одном месторождении бурится несколько скважин, чтобы довести объемы добычи до нужных показателей.

 

 

 

Важно также знать, что добыча природного газа связана с множеством опасностей. Неправильное проведение буровых работ приведет к тому, что земная кора может треснуть не в тех местах, и газ будет просачиваться на поверхность в произвольных местах. Когда его концентрация достигнет соответствующих масштабов, достаточно будет одной искры, чтобы произошел взрыв колоссальной разрушительной мощности. Именно поэтому геологи проводят тщательные расчеты и выясняют, где можно бурить, а где лучше этого не делать.

 

Добыча сланцевого газа

 


Добывается сланцевый ресурс несколько иным способом. Он также требует первоначальной геологоразведки, но после выявления месторождений бурится значительно меньше скважин. Для вытеснения ископаемого из его природных хранилищ используется метод гидроразрыва. В пробуренные полости закачивается вода, которая вытесняет газ и занимает его место.

 


Этот способ имеет множество недостатков, основным из которых является экологическая катастрофа для той местности, где ведется добыча. Газ не удается собрать в полном объеме, и часть его выходит на поверхность, а часть оседает в грунтовых водах. Чем это грозит, наглядно показывает пример США, где в одном из городов близ разработок у людей из крана течет натуральная газифицированная вода, которая вспыхивает от контакта с огнем.

 

Страны лидеры по добыче газа

 

 

  • 1.    Соединенные Штаты Америки — 29,65%;
  • 2.    Российская Федерация — 28,75%;
  • 3.    Катар — 6,96%;
  • 4.    Иран — 6,92%;
  • 5.    Канада 6,7%;
  • 6.    Китайская Народная Республика — 4,98%;
  • 7.    Норвегия — 4,68%;
  • 8.    Саудовская Аравия — 4,25%;
  • 9.     Нидерланды — 3,7%;
  • 10.    Индонезия — 3,39%.


Как видно из списка, два первых места добывают более половины всего потребляемого в мире газа. Эти две страны уже более десяти лет спорят за мировое первенство и регулярно меняются местами в борьбе за лидерство.

Откуда взялся природный газ. Две теории газа.

Многие ли в наше время могут сразу дать определение природному газу? Знают ли его историю и химический состав? Очевидно нет, ведь в Google найдется все.

Итак.  

Природный газ — смесь углеводородов, представляющая собой нечто эфемерное, то, что нельзя потрогать, увидеть и без запаха. Основу природного газа составляет метан (Ch5) — простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода). Обычно в его состав также входят более тяжелые углеводороды, гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4h20) и некоторые неуглеводородные примеси.

В поисках истины.  

Ученые до сих пор не могут прийти к единому мнению относительно происхождения природного газа, и своем споре разбились на два лагеря, пытаясь доказать возникновение газа, предложили две основные теории.

Минеральная теория

Согласно этой теории все химические элементы, из которых состоит природный газ и нефть изначально заложены в мантии Земли, представляя собой залежи полезных ископаемых. находясь глубоко в пластах горных пород являются частью процесса дегазации Земли. Из-за внутренних движений Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах поднимаются ближе к поверхности, туда, где образуется наименьшее давление, таким образом, в результате появляются нефтяные и газовые залежи.

Биогенная теория.

Приверженцы этой теории считают, что природный газ образовался из остатков растительных и животных организмов, вымерших в конце палеозойской эры, которые под действием бактерий, высокого давления и температуры превратились в смесь газообразных углеродов. Именно биохимические процессы и обеспечили химический коктейль природного газа: 80-98% метана, 2-3% его ближайших гомологов – этана, пропана, бутана, пентана, а также небольшое количество примесей – сероводорода, углекислого газа, азота.

Газ видишь? Нет. А он есть.

Большинство людей, далеких от газовой отрасли, представляют, что газ, находящийся под землей подобен ценным ископаемым, занимает собой некие пустоты в недрах земли, и легко полностью извлекается. Но это не совсем верно. Природный газ действительно находится глубоко под землей, внутри горных пород, имеющих пористую структуру, но поры на столько микроскопические, что их невооружённым глазом разглядеть почти нереально. Поэтому, взяв в руки извлеченный из недр земли небольшой кусок песчаника, сложно осознать, что внутри заключен природный газ.

Священный огонь.

Древний зороастрийский храм Атешгях

У многих народов огонь вызывал благоговейный трепет. Люди поклонялись огню, огонь любили, огонь ненавидели.

Человечество знает о существовании природного газа давно. И, хотя уже в IV веке до н. э. в Китае его научились использовать для отопления и освещения, долгое время яркое пламя, не оставляющее пепла, являлось предметом мистического и религиозного культа для некоторых народов. Например, на Апшеронском полуострове (современная территория Азербайджана) в VII веке был воздвигнут храм огнепоклонников Атешгях, почитаемый в разное время зороастрийцами, индуистами и сикхами. Храм возник на месте «вечных» неугасимых огней — горящих выходов естественного газа, благодаря чему храм и носит название «Атешгях», что означает «Дом огня». Служения в нем проходили вплоть до XIX века. Однако, сами зороастрийцы говорят, что они  не поклоняются огню как таковому, а почитают Творца (Q’rt’), символом которого является огонь.

Добыть и использовать.

«Человечеству всего около 200 тыс. лет. А добыча газа началась только в прошлом веке»

Человек всегда и везде ищет выгоду. Вот и персидский царь в I веке н.э., увидев огонь, горевший и день и ночь,  не требующий дополнительного топлива приказал построить дворцовую кухню на месте где газ выходил на поверхность.   Природный газ впервые применили в 1821 году в городе Фредония, штат Нью-Йорк.

На заметку: Общая протяженность газопроводов в России в два раза больше, чем расстояние от Земли до Луны или в 20 раз больше, чем протяженность экватора.

Как добывают нефть и газ

Нефть и газ — основа топливно-энергетического хозяйства всех развитых стран, богатейшее химическое сырье. Добыча нефти и газа — это сложный и многогранный процесс, насыщенный техническими устройствами. Оператор по добыче нефти и газа должен быть механиком широкого профиля и знать электротехнику, автоматику и основы электроники, хорошо разбираться в геологии и бурении.

Нефтепромысловая геология.

Нефтегазоносные пласты залегают на значительных глубинах, и для доступа к ним бурят скважины. Скважина — это цилиндрическая горная выработка весьма большой глубины и малого диаметра. Бурение всех разведочных и части эксплуатационных скважин ведется с отбором керна. Керн — это столбик выбуренной породы. По кернам изучают физические и химические свойства пород, слагающих пласты. Исследуют состав насыщающих эти пласты жидкостей и газов. Вместе с изучением керна, проводятся геофизические исследования скважин. Это позволяет точно определить геологический разрез, подсчитать запасы нефти и газа.

Для крепления скважины и разобщения пластов опускают колонны металлических труб:

  • Направление
  • Кондуктор
  • Эксплуатационную колонну.

Пространство между стенками скважины и трубами цементируют до устья скважины. Для сообщения скважины с продуктивным пластом колонну перфорируют, проделывая десятки отверстий. Нефть и газ скапливаются в проницаемых породах, пористых или трещиноватых, ограниченных сверху и снизу породами непроницаемый.

Нефтяных озер в пластах не существует.

Залежи обладают запасом пластовой энергии, вид который определяет режим залежи. В чистом виде можно выделить следующие режимы:

  • Водонапорный — здесь источником пластовой энергии служит напор краевых или подошвенных вод.
  • Газонапорный — источником пластовой энергии является давление газовой шапки.
  • Растворенного газа — источником пластовой энергии служит энергия газа, растворенного в нефти.
  • Упругий — источник пластовой энергии — упругие свойства пласта и насыщающих его жидкостей и газов.
  • Гравитационный — активно проявляется в круто падающих в пластах. Приток нефти в скважину идёт за счёт силы тяжести.

В природе эти режимы встречаются в различных сочетаниях.

Способы добычи нефти и газа.

Нефть добывают фонтанным, или одним из механизированных способов. Выбора способа определяется величиной пластовой энергии, а также геолого-технической характеристикой скважины.

Фонтанный способ

При фонтанном способе добычи, нефть самотеком устремляется по насосно-компрессорным трубам на поверхность. Скважину герметизируют фонтанной арматурой. Она служит для отвода нефти и газа в сборной нефтепровод и для регулирование дебита скважины, позволяет вести промысловые исследования. При истощении или недостатке пластовой энергии, нефть добывают механизированным способом.

Газлифтный способ

При газлифтной или компрессорной добыче, подъем нефти осуществляется сжатым газом, который нагнетают в скважину с поверхности. Газлифтный подъемник — это колонна насосно-компрессорных труб с пусковыми и рабочими клапанами. Газ через клапаны поступает в трубы и увлекает нефть наверх. Дебит скважины регулируется изменением объема закачки газа. Устьевая арматура газлифтных скважин — та же, что и у фонтанной. Но дополнительно подводится газовая линия для закачки газа в скважину. Газлифтный способ имеет сравнительно ограниченное применение.

Добыча нефти штанговыми глубинными насосами.

Наиболее распространена добыча нефти штанговыми насосами. Они могут работать на глубинах до двух с половиной тысяч метров. Возвратно-поступательные движения плунжеру насоса передается от станка качалки через колонну насосных штанг.

Ознакомимся с принципом работы этого насоса. При ходе плунжера вверх, открывается всасывающий клапан, и нефть из скважины заполняет цилиндр насоса. При опускании плунжера, закрывается всасывающий клапан и открывается нагнетательный. Нефть из цилиндра перетекает в колонну компрессорных труб и далее через устьевую арматуру — в нефтепровод.

Диаграмма нагрузок снятая в точке подвеса штанг и называемая динамограммой, позволяет оценивать работу насоса, а также дебит скважины.

Добыча нефти электроцентробежными насосами.

Погружные электроцентробежные насосы выпускаются на производительность от 40 до 700 кубометров в сутки, с напором до 1700 м. Наземное оборудование установки состоит из устьевой арматуры, автотрансформатора и станции управления. Многосекционный центробежный насос имеет от 80 до 400 секций.

Вместе с маслонаполненным двигателем и гидрозащитой, насос опускается в скважину. Монтаж и проверка погружного электронасоса ведется непосредственно перед спуском, прямо на устье скважины. Питание к электродвигателю подается по бронированному герметичному кабелю. В сборе длина подземной части установки достигает 30 метров и более.

Ознакомимся с принципом работы такого насоса. Через приемный фильтр пластовая жидкость поступает на вход первого рабочего колеса. Накапливая энергию, поток проходит все ступени насоса, выбрасывается в полость насосно-компрессорных труб и через устьевую арматуру — в нефтепровод. Частые остановки и пуски погружного насоса — нежелательны.

При обслуживании скважин, оператор обходит их по установленному маршруту и проверяет состояние наземного оборудования. Оператор снимает показания приборов, осматривает устьевое оборудование и отбирает пробы жидкости. По заданию мастер снимает динамограммы. Оператор участвует в работах по депарафинизации скважин, передает диспетчеру информацию с объектов, готовит скважины к ремонту.

Замену подземного оборудования скважин, производит бригада текущего ремонта. Более сложные ремонты, такие как время такие как работа с пластом, извлечение аварийного оборудования, или переход на другие горизонты, выполняют бригады капитального ремонта скважин.

Персонал промыслов должен знать и строго соблюдать правила охраны труда и требования инструкции по эксплуатации оборудования.

Промысловый сбор нефти и газа

Вся продукция скважин поступает на автоматизированные групповые замерные установки. Установка «Спутник» позволяет измерять суточный дебит скважины от 5 до 400 кубометров. К ней может подключаться до 14 скважин. Перед входом в технологический блок установки, его необходимо провентилировать.

Установка работает следующим образом — нефть от скважин поступает на многоходовой переключатель, который по заданной программе подключает одну из скважин на замер. В двухемкостном замерном сепараторе, отделившийся газ уходит в общий коллектор, а жидкость накапливается в нижней емкости. По мере ее накопления, поплавок, через систему рычагов, запирает заслонкой газовую линию и в сепараторе повышается давление. Этим избытком давления, жидкость из сепаратора вытесняется через расходомер в общий коллектор.

Результаты замера фиксируются в блоке управления, и по системе телемеханики предаются на диспетчерский пульт промысла. От установки «Спутник», продукции скважин поступает на дожимные насосные станции. На дожимных станциях, в нефтегазовых сепараторах происходит разделение газа и нефти.

Принцип работы такого аппарата следующий — перед входом в сепаратор, свободный газ из трубопровода отводится в газовую часть сепаратора. Жидкость растекается по полкам, где в тонком слое идет окончательное отделение газа. Через каплеотбойники газ уходит в газосборный коллектор, и далее поступает в приемные сепараторы газокомпрессорных станций, где его осушают от конденсата.

Компрессорными агрегатами станции, газ перекачивается на газоперерабатывающие заводы. Как ценнейшее углеводородное сырье, попутный газ должен полностью собираться для использования в народном хозяйстве. Нефть из нефтегазовых сепараторов накапливается в буферных емкостях и отсюда в автоматическом режиме откачивается на товарные парки. При этом на дожимных станциях ведется учет добычи нефти по бригадам, а на товарном парке учитывается добыча по промыслу в целом.

Промысловая подготовка нефти.

Нефти, кроме газа, сопутствуют вода и растворенные соли. А сама нефть содержит легкие фракции, способные испаряться. Для сокращения потерь нефти при транспортировке и хранении, и для снижения затрат на транспорт, проводят подготовку нефти на промысле, на месте ее добычи. После сепаратора второй ступени на товарных парках, продукция промысла поступает в технологические резервуары для частичного обезвоживания.

Рассмотрим работу такого резервуара. Водонефтяная смесь, через распределитель поступает в нижнюю часть резервуары. Нефть всплывает наверх а вода накапливается внизу, и затем направляется в очистные сооружения. Частично обезвоженная нефть из технологических резервуаров перетекает в буферные, откуда подается на установки комплексной подготовки нефти. На этих установках, нефть нагревают в теплообменниках и вводят в отстойники для обезвоживания. Из отстойников нефть вводят в дегидраторы — шаровые или горизонтальные. Здесь в электрическом поле высокого напряжения, нефть полностью очищается от солей и воды .

Обессоленную нефть стабилизируют, то есть отбирают из неё широкую фракцию легких углеводородов. Для этого нефть дополнительно разогревают в печах до парожидкого состояния и вводят в стабилизационную колонну. В результате сложных физических процессов, в колонне происходит отделение легких углеводородов, которые отбираются из верхней части установки. После охлаждения и конденсации , широкую фракцию разделяют в бензосепараторах на жидкую и газовую фазы. Газ используют на промыслах как топливо, а жидкая фракция направляется на нефтехимические заводы.

Стабильная нефть из нижней части колонны проходит через теплообменники где охлаждается, отдавая избыточное тепло сырой нефти, поступающей на подготовку. Наконец через узлы коммерческого учета товарных парков, стабильная нефть сдается нефтепроводным управлениям.

Вода, отделившаяся при подготовке нефти, идет на очистные сооружения. Обычно это резервуары с водоотталкивающим фильтром. Неочищенная вода вводится в верхнюю часть резервуара, прямо в фильтр, которым служит нефтяной слой. Капельки нефти и механические примеси удерживаются в слое. По мере накопления, нефть возвращается на подготовку.

Очищенная вода через узлы учета откачивается на кустовые насосные станции. Здесь, насосами высокого давления воду закачивают через нагнетательные скважины в продуктивный пласт, для восполнения пластовой энергии.

Объекты нефтегазодобычи многочисленны, технически сложны и разобщены территориально. Они работают в непрерывных режимах. Управление процессом нефтегазодобычи требует постоянного контроля, и быстрого принятия разнообразных решений. Только автоматизированные системы управления делают возможной слаженную работу всех технологических звеньев промысла.

Нефть, газ и промысловые сточные воды способны активно загрязнять окружающую среду. Меры по охране природы предусматриваются при проектировании и осуществляются при обустройстве и разработке нефтяных и газовых месторождений. Строгое соблюдение этих мер обеспечивает надежную защиту природной среды от вредных воздействий.

См. также:

Природный газ: состав, способы добычи, транспортировка

Природный газ — один из лучших видов топлива для бытовых и промышленных нужд. Его используют для газоснабжения жилых частных и многоквартирных домов, как топливо для машин, котельных, ТЭЦ.

Из чего состоит природный газ

Основу природного газа составляет метан (Ch5) — простейший углеводород. Обычно в его состав также входят более тяжелые углеводороды: этан, пропан, бутан. Также в состав природных газов в качестве примесей входят водород, сероводород, азот, углекислота, гелий и др. инетрные газы. Из этих газов только гелий, содержание которого достигает иногда 8 % общего количества присутствующих в природном резервуаре газов, представляет определенный промышленный интерес.

Запах газа

Природный газ не имеет ни цвета, ни запаха. Запах придается газу искусственно (одорация) для того, чтобы можно было предотвратить утечку. В качестве одорантов, то есть неприятно пахнущих веществ, обычно используют серосодержащие соединения (запах тухлых яиц и пр.). Человек может уловить запах этантиола, одного из самых распространенных одорантов, даже если одна часть этого вещества придется на 50 млн частей воздуха.

Добыча

Природный газ содержится в природных резервуарах: в виде газовых залежей, находящихся в пластах некоторых горных пород, в виде газовых шапок (над нефтью), а также в растворенном или кристаллическом виде. Залегают подземные источники на глубине от нескольких сотен метров до нескольких километров.

Природный газ можно классифицировать как попутный (associated), если он встречается над нефтью, и как несвзвязанный, самостоятельный, не связанный с нефтью (nonassociated), когда газовые залежи располагаются отдельно от неё. В нефтегазовых резервуарах природный газ может быть обнаружен в свободном состоянии в виде газа, растворенного в нефти или воде, а также в виде сжиженного газа.

Представление о том, что газ находится под землей в неких пустотах, из которых легко полностью извлекается, ошибочно. Природный газ заключен в мельчайшие трещины и поры, которыми обладают горные породы.

Добыча природного газа осуществляется с помощью скважин. Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте (в микроскопических порах и трещинах) давление многократно превышают атмосферное. Поэтому разность давлений в пласте и системе сбора и является движущей силой, которая заставляет газ подниматься наверх.

Сланцевый природный газ

Сланцевый газ (англ. shale gas) добывают из горючих сланцев (слоистые осадочные породы) и состоящий преимущественно из метана. Сланцевый газ распределен в небольших порах осадочных пород: горючих сланцев или уплотненных песчанников. Если в обычных месторождениях поры в породе обычно соединены между собой и выдают большой приток газа на поверхность, то в сланцевых месторождениях поры изолированы друг от друга, поэтому добывать газ из них нужно с помощью особой технологии — гидроразыва пласта (фрекинг). Эта технология подразумевает закачку в скважину под большим давлением жидкости (воды или особых гелей). Она создает трещины в породе, по которым газ из пор поступает на поверхность.

Обработка и транспортировка природного газа

Извлеченный на поверхность газ непригоден к немедленному использованию, так содержит много примесей и воды. Обработка на специальных предприятиях позволяет снизить количество примесей до минимума, а также осушить газ и придать ему знакомый запах. В результате газ становится пригодным для отправки конечному потребителю.

Транспортировка осуществляется несколькими способами: по трубопроводам, газовозами-танкерами и железнодорожными цистернами. В последних двух случаях газ транспортируют в сжиженном состоянии (СПГ).

Почему американцы громче всех кричат о «грязном» российском газе

Газ идёт — земля трясётся

Вы наверняка не раз и не два слышали о сланцевой нефти и о том, как США играли на рынке этой нефти до того, как цены не обрушились и половина сланцевых проектов не закрылась. Но помимо сланцевой нефти существует ещё и сланцевый газ. И именно эти виды ископаемого топлива являются в настоящее время, пожалуй, самыми грязными в мире. Грязными в первую очередь из-за совершенно варварских методов их добычи.

И где бы вы думали в первую очередь это варварство происходит? Всё верно, мировыми лидерами по добыче сланцевой нефти и сланцевого газа являются, конечно же, США. Теперь самое интересное — как добывают самую грязную нефть и самый грязный газ и как после американских нефтяников остаётся только мёртвая земля.

Фото © Spencer Platt / Getty Images

В прошлом году в США работало более 120 буровых установок по добыче сланцевого газа. Работают эти установки так: бурится скважина глубиной около двух километров, а затем от вертикального ствола скважины бурится множество горизонтальных тоннелей протяжённостью также два-три километра, рекордная длина горизонтальной скважины составляет около 12 километров, после этого в скважину закачивается либо вода с химикатами, либо специальный газовый гель, после чего производится гидроподрыв газонасыщенных пластов. Скважина, соответственно, начинает поднимать газ из глубины земли на поверхность.

С 2009 года, когда в Техасе начали активно добывать сланцевый газ и когда случилась так называемая сланцевая революция, количество небольших землетрясений на территории добычи сланцевого газа выросло в шесть-девять раз. Точнее, скажем так: ещё не было случаев, чтобы после начала добычи сланцевого газа в той или иной местности не начинались бы серии небольших землетрясений магнитудой до 5 по шкале Рихтера.

Землетрясения и нарушения привычной морфологии нижних слоёв земли изучены в мире значительно меньше, чем технология добычи сланцевого газа. То есть, как добывать газ, люди выяснили довольно давно, а вот какие последствия влечёт за собой добыча этого газа — люди практически не знают.

Достаточно сказать, что впервые эту технологию гидроразрыва на угольных пластах применили в СССР, в Донбассе. Первый сланцевый газ из твёрдых пород извлекли ещё в 1949 году. Но тогда эта технология не нашла широкого применения, сланцевый газ в середине XX века был попросту нерентабельным. Он и сейчас выходит на уровень рентабельности далеко не каждый год.

Типы природного газа: обычный (A), сланцевый (C), из жёсткого песка (D), попутный (F), угольный метан (G). Фото © Wikipedia

Повторимся, хоть сланцевый газ научились добывать ещё в середине прошлого века, активно разрабатывать сланцевые залежи начали только в двухтысячных годах. То есть масштабно добыча газа ведётся не более 20 лет.

Для примера, нефтяные буровые вышки в морях и океанах работают уже почти 80 лет, крупнейшая же экологическая и техногенная катастрофа в Мексиканском заливе случилась всего десять лет назад и была вызвана исключительно преступной халатностью компании BP.

Итак, в настоящее время с помощью фрекинга и пропанового фрекинга (при фрекинге под землю закачивается водяная смесь с химикатами и специальными гранулами, при пропановом фрекинге под землю закачивается газовый гель) США активно взрывают недра нескольких своих штатов. После того как в той или иной местности начинают добывать сланцевый газ, происходит загрязнение грунтовых вод, проседание грунта, химическое отравление окружающей почвы и колоссальное отравление воды. При гидроразрыве в скважину закачивают миллионы кубометров воды, затем её же выкачивают, но уже загрязнённую, и процесс очистки не очень тщательный.

Данная технология наносит колоссальный вред окружающей среде. Независимые экологи подсчитали, что применяемый при бурении раствор содержит более ста наименований химикатов: ингибиторы коррозии, загустители, кислоты, биоциды, ингибиторы для контроля сланца, гелеобразователи. Десятки тонн раствора из сотен химикатов смешиваются с грунтовыми водами и вызывают широчайший спектр непрогнозируемых негативных последствий

Александр Яковлевич Третьяк

Заведующий кафедрой нефтегазовые техника и технологии

Плюс потери метана при, собственно, его же добыче. Только на месторождении Haynesville за десять дней обратного притока потери метана достигали 6,8 млн кв. м, или в среднем по 680 тыс. кв. м в день. А что такое метан? Метан — это тот самый прекрасный газ, который провоцирует парниковый эффект в атмосфере.

То есть американцы как лидеры добычи сланцевого газа не забывают загрязнять окружающую землю. К счастью, свою пресную воду, к счастью, свою землю. А мировую атмосферу, к сожалению, общую.

Природный газ, чтобы вы понимали, это такой же метан, с такими же примесями, но добывают его без гидроразрыва — после бурения скважины он сам стремится на поверхность, потери метана при его добыче в сотни раз ниже.

Неэкологичность добычи сланцевого газа привела к тому, что разработки месторождений в Европе в настоящее время фактически полностью остановлены. Единственная страна, которая до сих пор надеется стать энергетической сверхдержавой за счёт удачного местоположения, — Польша. На её территории обнаружены значительные запасы сланцевого газа, и его, разумеется, уже пытались разрабатывать американцы близ Люблина. Однако экологические последствия их попыток были таковы, что даже сверхлояльные американцам поляки попросили притормозить. В настоящее время Польша добывает сланцевый газ в гомеопатических дозах, скорее, делает видимость, что добывает.

Как доставлять будем?

Фото © Spencer Platt / Getty Images

Ну хорошо, мы добыли сланцевый газ и даже сумели при этом выжить и сохранить какие-то остатки природы вокруг. Но с ним есть ещё одна проблема. Если природный газ можно сразу же после очистки от примесей направлять в газопровод, то сланцевый газ из США, если требуется доставить его в Европу, нужно провести через процедуру сжижения.

Вы же понимаете, что эта процедура тоже не бесплатная для окружающей природы? Требуются огромные рефрижераторы, требуется энергия для сжижения газа, требуются резервуары для его хранения. Требуется, наконец, целый флот специальных танкеров, приспособленных для перевозки сжиженного газа. А на принимающей стороне будет требоваться обратная инфраструктура для расжижения газа и закачки его в газопровод.

Да, танкеры идут через океан совсем не бесплатно, они тоже были произведены зачастую на корейских верфях, тоже требуют огромного количества топлива для движения и тоже оставляют за собой чудовищный углеродный след, о котором так пекутся наши западные друзья.

В то же время газопровод, тем более уложенный по морскому дну с соблюдением всех норм, дальнейшего влияния на окружающую природу практически не оказывает. Корабли-трубоукладчики пришли и ушли, трубопровод проверили на герметичность, разместили на двух берегах две условно компрессорные станции — и приступили к процессу перекачки природного газа из недр на Ямале или ещё где-то в Мюнхен и Гамбург, далее — по всей Европе и, конечно же, по всей России.

Какой газ грязнее — сланцевый или природный?

Фото © David McNew / Getty Images

Мы не преследуем задачи, в отличие от американского Министерства энергетики, заявить, что какой-то один газ однозначно хуже другого. Тем более по составу, особенно после процесса очистки, оба этих газа практически идентичны.

Дело в другом. Дело в том, что технология гидроразрыва и то, как эта технология работает сейчас, действительно оказывает разрушительное воздействие на окружающую среду. В первую очередь из-за того, что само это воздействие тщательно не изучено и не оценено. Невозможно исключать такого развития событий, при котором газовые поля США, на которых сейчас активно добывается этот самый сланцевый газ, не превратятся в один прекрасный день в образцовые пустыни из-за обезвоживания почвы, из-за химического её загрязнения и из-за разрушения нижних слоёв недр на глубину от нескольких сотен метров до нескольких километров.

Природный же газ добывается гораздо более просто, гораздо более экологично и с большим общим международным опытом такого метода добычи. Наносит ли его добыча вред окружающей среде? Однозначно да. Меньше ли этот вред, чем вред от добычи сланцевого газа, точно так же — да. Плюс гораздо меньшие издержки при его транспортировке и хранении.

Поэтому все яркие заявления наших товарищей из США о чудовищно грязном русском газе, который вот-вот загрязнит всю Европу, нужно рассматривать исключительно через призму необходимости борьбы за новые рынки. США в настоящее время добывают до 1 трлн кубометров газа в год, Россия — почти на 40% меньше. США на собственные нужды расходуют около 600–700 млрд кубометров газа в год и ищут, куда и кому продать избыток этого сланцевого газа. Разумеется, Европа, как давний партнёр и платёжеспособный клиент, — крайне заманчива.

Но если говорить об экологии, то приобретение американского сланцевого газа — это приближение гибели планеты.

Впрочем, сначала США уничтожат этой варварской добычей сами себя. Может быть, «Газпрому» стоит поговорить с США о постройке СПГ-терминала в Мурманске? Там мы будем покупать дешёвый американский сланцевый газ и далее по трубе отправлять его в Европу. А природу пусть наши уважаемые партнёры у себя на континенте уничтожают.

Объяснение природного газа — Управление энергетической информации США (EIA)

Что такое природный газ?

Природный газ — это ископаемый источник энергии, который образовался глубоко под поверхностью земли. Природный газ содержит множество различных соединений. Самый крупный компонент природного газа — это метан, соединение с одним атомом углерода и четырьмя атомами водорода (Ch5). Природный газ также содержит меньшие количества сжиженного природного газа (ШФЛУ, который также является сжиженным углеводородным газом) и неуглеводородных газов, таких как диоксид углерода и водяной пар.Мы используем природный газ в качестве топлива, а также для производства материалов и химикатов.

Как образовался природный газ?

От миллионов до сотен миллионов лет назад и за долгие периоды времени останки растений и животных (например, диатомовых водорослей) образовали толстые слои на поверхности земли и на дне океана, иногда смешанные с песком, илом и карбонатом кальция. . Со временем эти слои оказались погребенными под песком, илом и камнями. Давление и тепло превратили часть этого богатого углеродом и водородом материала в уголь, часть в нефть (нефть), а часть в природный газ.

Где находится природный газ?

В некоторых местах природный газ проникал в большие трещины и промежутки между слоями вышележащих пород. Природный газ, обнаруженный в этих типах пластов, иногда называют обычным природным газом . В других местах природный газ находится в крошечных порах (пространствах) в некоторых формациях из сланца, песчаника и других типов осадочных пород. Этот природный газ упоминается как сланцевый газ или плотный газ , а иногда его называют нетрадиционным природным газом .Природный газ также встречается с месторождениями сырой нефти, и этот природный газ называется попутный природный газ . Залежи природного газа находятся на суше, а некоторые находятся на шельфе и глубоко под дном океана. Тип природного газа, обнаруженного в угольных месторождениях, называется метаном угольных пластов .

Источник: адаптировано из информационного бюллетеня Геологической службы США 0113-01 (общественное достояние)

Нажмите для увеличения

Операторы готовят отверстие для зарядов взрывчатого вещества, используемых при сейсморазведке

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Как мы находим природный газ?

Поиск природного газа начинается с геологов, изучающих структуру и процессы на Земле.Они определяют типы геологических формаций, которые могут содержать залежи природного газа.

Геологи часто используют сейсмические исследования на суше и в океане, чтобы найти подходящие места для бурения скважин на природный газ и нефть. Сейсмические исследования создают и измеряют сейсмические волны в земле, чтобы получить информацию о геологии горных пород. Для сейсморазведки на суше можно использовать самосвал , который имеет вибрирующую подушку, которая ударяет по земле для создания сейсмических волн в подстилающей породе. Иногда используются небольшие количества взрывчатки. Сейсмические исследования, проводимые в океане, используют взрывы звука, которые создают звуковые волны, чтобы исследовать геологию под дном океана.

Если результаты сейсморазведки показывают, что на участке есть потенциал для добычи природного газа, проводится бурение и испытания разведочной скважины. Результаты теста предоставляют информацию о качестве и количестве природного газа, доступного в ресурсе.

Бурение скважин на природный газ и добыча природного газа

Если результаты испытательной скважины показывают, что в геологической формации достаточно природного газа для добычи и получения прибыли, пробурены одна или несколько эксплуатационных (или эксплуатационных) скважин.Скважины природного газа могут быть пробурены вертикально и горизонтально в пластах, содержащих природный газ. В традиционных месторождениях природного газа природный газ обычно легко течет вверх через скважины на поверхность.

В США и некоторых других странах природный газ добывается из сланцев и других типов осадочных горных пород путем вытеснения воды, химикатов и песка в скважину под высоким давлением. Этот процесс, называемый гидроразрывом или гидроразрывом , и иногда называемый нетрадиционной добычей, разрушает пласт, высвобождает природный газ из породы и позволяет природному газу течь к скважинам и подниматься на поверхность.В верхней части скважины на поверхности природный газ подается в сборные трубопроводы и направляется на заводы по переработке природного газа.

Поскольку природный газ не имеет цвета, запаха и вкуса, компании, работающие в сфере природного газа, добавляют меркаптан в природный газ, чтобы придать ему отчетливый и неприятный запах, чтобы помочь обнаружить утечки в трубопроводах природного газа. Меркаптан — безвредное химическое вещество, пахнущее тухлыми яйцами.

Переработка природного газа для продажи и потребления

Природный газ, забираемый из скважин природного газа или сырой нефти, называется влажным природным газом , потому что, наряду с метаном, он обычно содержит ШФЛУ — этан, пропан, бутаны и пентаны — и водяной пар.Устьевой природный газ может также содержать неуглеводороды, такие как сера, гелий, азот, сероводород и диоксид углерода, большая часть которых должна быть удалена из природного газа перед его продажей потребителям.

Из устья скважины природный газ направляется на перерабатывающие предприятия, где удаляются водяной пар и неуглеводородные соединения, а ШФЛУ отделяется от влажного газа и продается отдельно. Некоторое количество этана часто остается в обработанном природном газе. Отделенный ШФЛУ называется сжиженными газами завода по производству природного газа (NGPL), а переработанный природный газ называется сухой , потребительского качества или трубопроводного качества природным газом.Часть устьевого природного газа достаточно сухая и без обработки удовлетворяет стандартам трубопроводной транспортировки. Химические вещества, называемые одорантами, добавляются в природный газ, чтобы можно было обнаружить утечки в газопроводах. Сухой природный газ по трубопроводам направляется в подземные хранилища или в распределительные компании, а затем потребителям.

В местах, где нет трубопроводов природного газа для отвода попутного природного газа, добытого из нефтяных скважин, природный газ может быть повторно закачан в нефтеносный пласт, либо его можно сбросить или сжечь (сжигать на факеле).Повторная закачка нерыночного природного газа может помочь поддерживать давление в нефтяных скважинах для увеличения добычи нефти.

Метан из угольных пластов может быть извлечен из угольных месторождений до или во время добычи угля, и его можно добавлять в трубопроводы природного газа без какой-либо специальной обработки.

Большая часть природного газа, потребляемого в Соединенных Штатах, производится в Соединенных Штатах. Часть природного газа импортируется по трубопроводам из Канады и Мексики. Небольшое количество природного газа также импортируется в виде сжиженного природного газа.

Последнее обновление: 9 декабря 2020 г.

Природный газ | Национальное географическое общество

Природный газ — это ископаемое топливо. Как и другие ископаемые виды топлива, такие как уголь и нефть, природный газ образуется из растений, животных и микроорганизмов, которые жили миллионы лет назад.

Существует несколько различных теорий, объясняющих, как образуются ископаемые виды топлива. Наиболее распространенная теория заключается в том, что они образуются под землей в интенсивных условиях.По мере разложения растений, животных и микроорганизмов они постепенно покрываются слоями почвы, отложений, а иногда и горных пород. За миллионы лет органическое вещество сжимается. По мере того, как органическое вещество продвигается все глубже в земную кору, оно сталкивается с все более высокими температурами.

Сочетание сжатия и высокой температуры вызывает разрушение углеродных связей в органическом веществе. Этот молекулярный распад производит термогенный метан — природный газ. Метан, вероятно, самое распространенное органическое соединение на Земле, состоит из углерода и водорода (Глава 5).

Месторождения природного газа часто находятся рядом с нефтяными месторождениями. Месторождения природного газа, расположенные близко к поверхности Земли, обычно затмеваются близлежащими месторождениями нефти. Более глубокие месторождения, образующиеся при более высоких температурах и более высоком давлении, содержат больше природного газа, чем нефти. Самые глубокие месторождения могут состоять из чистого природного газа.

Однако природный газ не обязательно должен образовываться глубоко под землей. Он также может быть образован крошечными микроорганизмами, называемыми метаногенами. Метаногены обитают в кишечнике животных (включая человека) и в районах с низким содержанием кислорода у поверхности Земли.Например, свалки полны разлагающихся веществ, которые метаногены распадаются на метан, называемый биогенным метаном. Процесс образования метаногенов в природном газе (метане) называется метаногенезом.

Хотя большая часть биогенного метана улетучивается в атмосферу, создаются новые технологии для удержания и сбора этого потенциального источника энергии.

Термогенный метан — природный газ, образующийся глубоко под поверхностью Земли — также может улетучиваться в атмосферу.Часть газа может подниматься через проницаемые вещества, такие как пористые породы, и в конечном итоге рассеиваться в атмосфере.

Однако большая часть термогенного метана, поднимающегося к поверхности, встречает геологические образования, которые слишком непроницаемы для его выхода. Эти скальные образования называются осадочными бассейнами.

Осадочные бассейны задерживают огромные резервуары природного газа. Чтобы получить доступ к этим резервуарам природного газа, в породе необходимо просверлить отверстие (иногда называемое скважиной), чтобы газ мог выйти и быть собран.

Осадочные бассейны, богатые природным газом, встречаются по всему миру. Пустыни Саудовской Аравии, влажные тропики Венесуэлы и ледяная Арктика американского штата Аляска — все это источники природного газа. В Соединенных Штатах за пределами Аляски бассейны в основном расположены вокруг штатов, граничащих с Мексиканским заливом, включая Техас и Луизиану. Недавно в северных штатах Северная Дакота, Южная Дакота и Монтана были созданы значительные сооружения для бурения осадочных бассейнов.

Типы природного газа

Природный газ, добыча которого экономична и легкодоступна, считается «традиционным». Обычный газ задерживается проницаемым материалом под непроницаемой породой.

Природный газ, обнаруженный в других геологических условиях, не всегда так просто и практично добыть. Этот газ называют «нетрадиционным». Постоянно разрабатываются новые технологии и процессы, чтобы сделать этот нетрадиционный газ более доступным и экономически выгодным.Со временем газ, считавшийся «нетрадиционным», может стать обычным.

Биогаз — это газ, который образуется при разложении органических веществ в отсутствие кислорода. Этот процесс называется анаэробным разложением и происходит на свалках или там, где разлагаются органические материалы, такие как отходы животноводства, сточные воды или побочные продукты производства.

Биогаз — это биологическое вещество, которое поступает от растений или животных, которые могут быть живыми или неживыми. Этот материал, такой как лесные остатки, можно сжигать для создания возобновляемого источника энергии.

Биогаз содержит меньше метана, чем природный газ, но его можно очищать и использовать в качестве источника энергии.

Deep Natural Gas
Deep Natural Gas — нетрадиционный газ. В то время как большинство обычных газов можно найти на глубине всего несколько тысяч метров, природный газ на глубине залегает в залежах на глубине не менее 4500 метров (15000 футов) от поверхности Земли. Бурение глубокого месторождения природного газа не всегда экономически целесообразно, хотя методы его добычи были разработаны и усовершенствованы.

Сланцы
Сланцевый газ — еще один вид нетрадиционных месторождений. Сланец — это мелкозернистая осадочная порода, не разрушающаяся в воде. Некоторые ученые говорят, что сланец настолько непроницаем, что мрамор по сравнению с ним считается «губчатым». Толстые листы этой непроницаемой породы могут «прослоить» между собой слой природного газа.

Сланцевый газ считается нетрадиционным источником из-за сложных процессов, необходимых для доступа к нему: гидроразрыв пласта (также известный как гидроразрыв) и горизонтальное бурение.Фрекинг — это процедура, при которой открытая порода раскалывается струей воды под высоким давлением, а затем «подпирается» крошечными песчинками, стеклом или кремнеземом. Это позволяет газу более свободно вытекать из скважины. Горизонтальное бурение — это процесс бурения прямо в землю, а затем бурение сбоку или параллельно поверхности Земли.

Плотный газ
Плотный газ — это нетрадиционный природный газ, уловленный под землей в непроницаемой горной породе, что делает его чрезвычайно трудным для добычи.Для извлечения газа из «плотных» горных пород обычно требуются дорогие и сложные методы, такие как гидроразрыв и кислотная обработка.

Окисление аналогично гидроразрыву. Кислота (обычно соляная кислота) закачивается в скважину с природным газом. Кислота растворяет плотную породу, которая блокирует поток газа.

Метан угольных пластов
Метан угольных пластов — еще один вид нетрадиционного природного газа. Как следует из названия, метан угольных пластов обычно находится в угольных пластах, которые проходят под землей.Исторически сложилось так, что при добыче угля природный газ намеренно выбрасывался из шахты в атмосферу как отходы. Сегодня метан угольных пластов собирается и является популярным источником энергии.

Газ в зонах с избыточным давлением
Еще одним источником нетрадиционного природного газа являются зоны с избыточным давлением. Зоны с повышенным давлением составляют 3 000-7 600 метров (10 000-25 000 футов) ниже поверхности Земли.

Эти зоны образуются, когда слои глины быстро накапливаются и уплотняются поверх более пористого материала, такого как песок или ил.Поскольку природный газ вытесняется из сжатой глины, он откладывается под очень высоким давлением в песке, иле или другом абсорбирующем материале под ним.

Зоны с избыточным давлением очень трудно добывать, но они могут содержать очень большое количество природного газа. В Соединенных Штатах большинство зон с повышенным давлением обнаружено в районе побережья Мексиканского залива.

Гидраты метана
Гидраты метана — еще один вид нетрадиционного природного газа. Метаногидраты были обнаружены совсем недавно в океанских отложениях и в районах вечной мерзлоты Арктики.Гидраты метана образуются при низких температурах (около 0 ° C или 32 ° F) и под высоким давлением. При изменении условий окружающей среды в атмосферу выбрасываются гидраты метана.

По оценкам Геологической службы США (USGS), гидраты метана могут содержать в два раза больше углерода, чем весь уголь, нефть и обычный природный газ в мире вместе взятые.

В океанических отложениях на континентальном склоне образуются гидраты метана, когда бактерии и другие микроорганизмы опускаются на дно океана и разлагаются в иле.Метан, заключенный в отложениях, обладает способностью «цементировать» рыхлые отложения на месте и поддерживать стабильность континентального шельфа. Однако, если вода становится теплее, гидраты метана разрушаются. Это вызывает подводные оползни и выделяет природный газ.

В экосистемах вечной мерзлоты гидраты метана образуются при замерзании водоемов, и молекулы воды создают индивидуальные «клетки» вокруг каждой молекулы метана. Газ, заключенный в замороженной решетке воды, имеет гораздо более высокую плотность, чем в газообразном состоянии.Когда ледяные клетки тают, метан улетучивается.

Глобальное потепление, текущий период изменения климата, влияет на высвобождение гидратов метана как из слоев вечной мерзлоты, так и из слоев океанических отложений.

В гидратах метана хранится огромное количество потенциальной энергии. Однако, поскольку это такие хрупкие геологические образования, способные разрушать и нарушать окружающие условия окружающей среды, методы их извлечения разрабатываются с особой осторожностью.

Бурение и транспортировка

Природный газ измеряется в кубических метрах или стандартных кубических футах.В 2009 году Управление энергетической информации США (EIA) подсчитало, что доказанные мировые запасы природного газа составляют около 6 289 триллионов кубических футов (триллионов кубических футов).

Большая часть запасов находится на Ближнем Востоке, 2 686 триллионов кубических футов в 2011 году, или 40 процентов от общих мировых запасов. Россия занимает второе место по размеру доказанных запасов (1 680 трлн фут3 в 2011 году). В Соединенных Штатах находится чуть более 4 процентов мировых запасов природного газа. <

Согласно EIA, общее мировое потребление сухого природного газа в 2010 году составило 112 920 миллиардов кубических футов (bcf).В том году Соединенные Штаты потребили немногим более 24 000 млрд куб. Футов — больше, чем любая другая страна.

Природный газ чаще всего добывается вертикальным бурением от поверхности Земли. При одиночном вертикальном бурении скважина ограничивается запасами газа, с которыми она сталкивается.

Гидравлический разрыв пласта, горизонтальное бурение и кислотная обработка — это процессы, позволяющие увеличить объем газа, к которому скважина может получить доступ, и тем самым повысить ее продуктивность. Однако такая практика может иметь негативные экологические последствия.

Гидравлический разрыв пласта или гидроразрыв — это процесс, при котором открытые горные породы разделяются потоками воды, химикатов и песка под высоким давлением. Песочные подпорки открывают скалы, что позволяет газу выходить и храниться или транспортироваться. Однако для гидроразрыва требуется огромное количество воды, что может радикально снизить уровень грунтовых вод в районе и отрицательно повлиять на водную среду обитания. В результате этого процесса образуются высокотоксичные и часто радиоактивные сточные воды, которые при неправильном обращении могут протекать и загрязнять подземные источники воды, используемые для питья, гигиены, промышленного и сельскохозяйственного использования.

Кроме того, гидроразрыв может вызвать микроземлетрясения. Большинство этих землетрясений слишком малы, чтобы их можно было почувствовать на поверхности, но некоторые геологи и защитники окружающей среды предупреждают, что землетрясения могут вызвать структурные повреждения зданий или подземных сетей труб и кабелей.

Из-за этих негативных воздействий на окружающую среду гидроразрыв был подвергнут критике и запрещен в некоторых регионах. В других областях гидроразрыв — это прибыльная экономическая возможность и надежный источник энергии.

Горизонтальное бурение — это способ увеличения площади скважины без создания множества дорогостоящих и экологически чистых буровых площадок.После бурения прямо с поверхности Земли бурение можно направить в сторону — горизонтально. Это увеличивает продуктивность скважины, не требуя нескольких буровых площадок на поверхности.

Подкисление — это процесс растворения кислотных компонентов и их помещения в скважину с природным газом, при котором растворяется порода, которая может блокировать поток газа.

После добычи природного газа его чаще всего транспортируют по трубопроводам диаметром от 2 до 60 дюймов.

В континентальной части Соединенных Штатов имеется более 210 трубопроводных систем, состоящих из 490 850 километров (305 000 миль) магистральных трубопроводов, по которым газ транспортируется во все 48 штатов. Для этой системы требуется более 1400 компрессорных станций, чтобы газ продолжал свой путь, 400 подземных хранилищ, 11000 пунктов доставки газа и 5000 пунктов приема газа.

Природный газ также можно охладить до температуры около -162 ° C (-260 ° F) и преобразовать в сжиженный природный газ или СПГ.В жидкой форме природный газ занимает лишь 1/600 объема своего газообразного состояния. Его легко хранить и транспортировать в места, где нет трубопроводов.

СПГ транспортируется на специализированном изотермическом танкере, в котором СПГ поддерживается при температуре кипения. Если какой-либо из СПГ испаряется, он сбрасывается из зоны хранения и используется для питания транспортного судна. Соединенные Штаты импортируют СПГ из других стран, включая Тринидад и Тобаго и Катар. Однако в настоящее время США наращивают производство СПГ внутри страны.

Потребление природного газа

Хотя для разработки природного газа требуются миллионы лет, его энергия использовалась только в течение последних нескольких тысяч лет. Около 500 г. до н.э. китайские инженеры использовали природный газ, выходящий из Земли, построив бамбуковые трубопроводы. Эти трубы транспортируют газ для нагрева воды. В конце 1700-х годов британские компании поставляли природный газ для освещения уличных фонарей и домов.

Сегодня природный газ используется бесчисленными способами в промышленных, коммерческих, жилых и транспортных целях.По оценкам Министерства энергетики США (DOE), природный газ может быть на 68 процентов дешевле, чем электричество.

В жилых домах природный газ наиболее часто используется для отопления и приготовления пищи. Он используется для питания бытовой техники, такой как печи, кондиционеры, обогреватели, наружное освещение, обогреватели для гаражей и сушилки для одежды.

Природный газ также используется в более крупных масштабах. В коммерческих помещениях, таких как рестораны и торговые центры, это чрезвычайно эффективный и экономичный способ питания водонагревателей, обогревателей, сушилок и плит.

Природный газ также используется для обогрева, охлаждения и приготовления пищи в промышленных условиях. Однако он также используется в различных процессах, таких как обработка отходов, пищевая промышленность и очистка металлов, камня, глины и нефти.

Природный газ также можно использовать в качестве альтернативного топлива для автомобилей, автобусов, грузовиков и других транспортных средств. В настоящее время в мире насчитывается более 5 миллионов автомобилей, работающих на природном газе (NGV), и более 150 000 автомобилей в США.

Хотя изначально газомоторные автомобили стоят дороже, чем автомобили, работающие на газе, их дешевле заправлять топливом, и они являются самыми экологически чистыми автомобилями в мире.Транспортные средства с бензиновыми и дизельными двигателями выделяют вредные и токсичные вещества, включая мышьяк, никель и оксиды азота. Напротив, газовые двигатели могут выделять незначительное количество пропана или бутана, но выделять в атмосферу на 70 процентов меньше окиси углерода.

Используя новую технологию топливных элементов, энергия природного газа также используется для производства электроэнергии. Вместо сжигания природного газа для получения энергии топливные элементы вырабатывают электричество с помощью электрохимических реакций. Эти реакции производят воду, тепло и электричество без каких-либо других побочных продуктов или выбросов.Ученые все еще исследуют этот метод производства электричества, чтобы по доступной цене применять его в электрических изделиях.

Природный газ и окружающая среда

Природный газ обычно необходимо переработать, прежде чем его можно будет использовать. При добыче природный газ может содержать множество элементов и соединений, кроме метана. Вода, этан, бутан, пропан, пентаны, сероводород, диоксид углерода, водяной пар и иногда гелий и азот могут присутствовать в скважине с природным газом.Чтобы использовать его для получения энергии, метан обрабатывается и отделяется от других компонентов. Газ, который используется для получения энергии в наших домах, представляет собой почти чистый метан.

Как и другие ископаемые виды топлива, природный газ можно сжигать для получения энергии. Фактически, это топливо с наиболее чистым сгоранием, то есть при нем выделяется очень мало побочных продуктов.

При сжигании ископаемого топлива они могут выделять (или выделять) различные элементы, соединения и твердые частицы. Уголь и нефть представляют собой ископаемое топливо с очень сложными молекулярными образованиями и содержат большое количество углерода, азота и серы.Когда они сгорают, они выделяют большое количество вредных выбросов, включая оксиды азота, диоксид серы и частицы, которые уносятся в атмосферу и способствуют загрязнению воздуха.

Напротив, метан в природном газе имеет простой молекулярный состав: Ch5. Когда он горит, он выделяет только углекислый газ и водяной пар. Когда мы дышим, люди выдыхают те же два компонента.

Двуокись углерода и водяной пар, а также другие газы, такие как озон и закись азота, известны как парниковые газы.Увеличение количества парниковых газов в атмосфере связано с глобальным потеплением и может иметь катастрофические экологические последствия.

Хотя при сжигании природного газа по-прежнему выделяются парниковые газы, он выделяет почти на 30 процентов меньше CO2, чем нефть, и на 45 процентов меньше, чем уголь.

Безопасность

Как и при любой другой добыче, бурение на природный газ может привести к утечкам. Если буровая установка попадает в неожиданный карман с высоким давлением природного газа, или если скважина повреждена или разрывается, утечка может быть немедленно опасной.

Поскольку природный газ так быстро растворяется в воздухе, он не всегда вызывает взрыв или возгорание. Однако утечки представляют собой опасность для окружающей среды, которая также приводит к утечке грязи и масла в прилегающие районы.

Если для расширения скважины использовался гидроразрыв, химические вещества, образующиеся в результате этого процесса, могут загрязнить местные водные среды обитания и питьевую воду высокорадиоактивными материалами. Выбрасываемый в воздух неконтролируемый метан также может вынудить людей временно покинуть территорию.

Утечки также могут происходить медленно с течением времени. До 1950-х годов чугун был популярным выбором для распределительных трубопроводов, но он позволял выходить большому количеству природного газа. Чугунные трубы становятся негерметичными после долгих лет циклов замораживания-оттаивания, интенсивного движения по воздуху и нагрузок из-за естественного смещения почвы. Утечки метана из этих распределительных трубопроводов составляют более 30 процентов выбросов метана в секторе распределения природного газа США. Сегодня трубопроводы изготавливаются из различных металлов и пластмасс, чтобы уменьшить утечки.

Источники выбросов парниковых газов

На этой странице:

Обзор

Общий объем выбросов в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

* Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме. Все оценки выбросов из Реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Парниковые газы задерживают тепло и делают планету теплее. Деятельность человека является причиной почти всего увеличения выбросов парниковых газов в атмосфере за последние 150 лет. 1 Самым крупным источником выбросов парниковых газов в результате деятельности человека в Соединенных Штатах является сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии, тепла и транспорта. Агентство

EPA отслеживает общие выбросы в США путем публикации реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов 900 14. В этом годовом отчете оцениваются общие национальные выбросы и удаления парниковых газов, связанные с деятельностью человека в Соединенных Штатах.

Основными источниками выбросов парниковых газов в США являются:

  • Транспорт (29 процентов выбросов парниковых газов в 2019 году) — Транспортный сектор генерирует наибольшую долю выбросов парниковых газов. Выбросы парниковых газов от транспорта в основном происходят от сжигания ископаемого топлива для наших автомобилей, грузовиков, кораблей, поездов и самолетов.Более 90 процентов топлива, используемого для транспорта, производится на нефтяной основе, в основном это бензин и дизельное топливо2
  • Производство электроэнергии (25 процентов выбросов парниковых газов в 2019 году) — Производство электроэнергии составляет вторую по величине долю выбросов парниковых газов. Примерно 62 процента нашей электроэнергии вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива, в основном угля и природного газа3
  • Промышленность (23 процента выбросов парниковых газов в 2019 году) — Выбросы парниковых газов в промышленности в основном связаны с сжиганием ископаемого топлива для получения энергии, а также выбросами парниковых газов в результате определенных химических реакций, необходимых для производства товаров из сырья.
  • Коммерческие и жилые (13 процентов выбросов парниковых газов в 2019 году) — Выбросы парниковых газов от предприятий и домов возникают в основном из-за сжигания ископаемого топлива для обогрева, использования определенных продуктов, содержащих парниковые газы, и обращения с отходами.
  • Сельское хозяйство (10 процентов выбросов парниковых газов в 2019 году) — Выбросы парниковых газов от сельского хозяйства происходят от домашнего скота, такого как коровы, сельскохозяйственных земель и производства риса.
  • Землепользование и лесное хозяйство (12 процентов выбросов парниковых газов в 2019 г.) — Земельные участки могут действовать как поглотитель (поглощая CO 2 из атмосферы) или источник выбросов парниковых газов.В Соединенных Штатах с 1990 года управляемые леса и другие земли являются чистым поглотителем, т. Е. Они поглотили из атмосферы больше CO 2 , чем выбросили.

Выбросы и тенденции

С 1990 года валовые выбросы парниковых газов в США увеличились на 2 процента. Из года в год выбросы могут расти и падать из-за изменений в экономике, цен на топливо и других факторов. В 2019 году выбросы парниковых газов в США снизились по сравнению с уровнем 2018 года. Снижение произошло в основном за счет выбросов CO 2 от сжигания ископаемого топлива, что было результатом множества факторов, включая снижение общего энергопотребления и продолжающийся переход от угля к менее углеродоемкому природному газу и возобновляемым источникам энергии.

Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Ссылки

  1. IPCC (2007). Резюме для политиков. В: Изменение климата 2007: Основы физических наук . Вклад Рабочей группы I в Четвертый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Соломон, С., Д. Цинь, М. Маннинг, З. Чен, М.Маркиз, К. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.
  2. IPCC (2007). Изменение климата 2007: Смягчение. (PDF) (863 стр., 24 МБ) Вклад Рабочей группы III в Четвертый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата [B. Мец, О. Дэвидсон, П. Р. Бош, Р. Дэйв, Л. А. Мейер (редакторы)], Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
  3. U.S. Управление энергетической информации (2019). Электричество: основные сведения

Выбросы в электроэнергетике

Общий объем выбросов в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

* Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме.Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Электроэнергетический сектор включает производство, передачу и распределение электроэнергии. Двуокись углерода (CO 2 ) составляет подавляющую часть выбросов парниковых газов в этом секторе, но также выбрасываются меньшие количества метана (CH 4 ) и закиси азота (N 2 O). Эти газы выделяются при сгорании ископаемого топлива, такого как уголь, нефть и природный газ, для производства электроэнергии.Менее 1 процента выбросов парниковых газов в этом секторе приходится на гексафторид серы (SF 6 ), изолирующий химикат, используемый в оборудовании для передачи и распределения электроэнергии.

Выбросы парниковых газов в электроэнергетике по источникам топлива

Сжигание угля более углеродоемкое, чем сжигание природного газа или нефти для получения электроэнергии. Хотя на использование угля приходилось около 61 процента выбросов CO 2 в этом секторе, на него приходилось только 24 процента электроэнергии, произведенной в Соединенных Штатах в 2019 году.На использование природного газа приходилось 37 процентов выработки электроэнергии в 2019 году, а на использование нефти приходилось менее одного процента. Оставшаяся генерация в 2019 году поступила из источников неископаемого топлива, включая ядерные (20 процентов) и возобновляемые источники энергии (18 процентов), в том числе гидроэлектроэнергию, биомассу, ветер и солнечную энергию.1 Большинство этих неископаемых источников, таких как атомная, гидроэлектрическая, ветровая и солнечная энергия не излучает.

Выбросы и тенденции

В 2019 году электроэнергетика была вторым по величине источником U.S. выбросы парниковых газов, составляющие 25 процентов от общего объема выбросов в США. Выбросы парниковых газов от электричества снизились примерно на 12 процентов с 1990 года из-за перехода на источники производства электроэнергии с меньшими и неизвлекающими выбросами и повышения энергоэффективности конечного потребления.

Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Увеличенное изображение для сохранения или печати

Выбросы парниковых газов от конечного использования электроэнергии

Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Электричество используется в других секторах — в домах, на предприятиях и на фабриках. Следовательно, можно отнести выбросы парниковых газов от производства электроэнергии к секторам, которые используют электроэнергию. Анализ выбросов парниковых газов по секторам конечного использования может помочь нам понять спрос на энергию по секторам и изменения в использовании энергии с течением времени.

Когда выбросы от производства электроэнергии относятся к сектору конечного промышленного использования, на промышленную деятельность приходится гораздо большая доля выбросов парниковых газов в США. Выбросы парниковых газов от коммерческих и жилых зданий также существенно возрастают, если учитывать выбросы от конечного использования электроэнергии, из-за относительно большой доли использования электроэнергии (например, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха; освещение и бытовые приборы) в этих секторах. В транспортном секторе в настоящее время относительно невысокий процент использования электроэнергии, но он растет за счет использования электрических и подключаемых к сети транспортных средств.

Снижение выбросов от электроэнергии

Существует множество возможностей для сокращения выбросов парниковых газов, связанных с производством, передачей и распределением электроэнергии. В таблице ниже приведены категории этих возможностей и приведены примеры. Более полный список см. В главе 7 (PDF) (88 стр., 3,6 МБ) документа «Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата ». 2

Партнеры
Пример возможностей сокращения для сектора электроэнергетики
Тип Как сокращаются выбросы Примеры
Повышение эффективности электростанций, работающих на ископаемом топливе, и переключение видов топлива Повышение эффективности существующих электростанций, работающих на ископаемом топливе, за счет использования передовых технологий; замена менее углеродоемких видов топлива; переключение производства с электростанций с более высокими выбросами на электростанции с меньшими выбросами.
  • Перевод котла, работающего на угле, на использование природного газа или совместного сжигания природного газа.
  • Преобразование одноцикловой газовой турбины в парогазовую.
  • Перенос отгрузки электрогенераторов на низкоэмиссионные агрегаты или электростанции.
Возобновляемая энергия Использование возобновляемых источников энергии вместо ископаемого топлива для производства электроэнергии. Увеличение доли электроэнергии, вырабатываемой из ветряных, солнечных, гидро- и геотермальных источников, а также из некоторых источников биотоплива, за счет добавления новых мощностей по производству возобновляемой энергии.
Повышенная энергоэффективность конечного использования Снижение потребления электроэнергии и пикового спроса за счет повышения энергоэффективности и энергосбережения в домах, на предприятиях и в промышленности. EPA ENERGY STAR® только в 2018 году предотвратили выброс более 330 миллионов метрических тонн парниковых газов, помогли американцам сэкономить более 35 миллиардов долларов на затратах на электроэнергию и сократили потребление электроэнергии на 430 миллиардов кВтч.
Ядерная энергия Производство электроэнергии с помощью ядерной энергии, а не сжигания ископаемого топлива. Продление срока службы существующих атомных станций и строительство новых ядерных генерирующих мощностей.
Улавливание и секвестрация углерода (CCS) Улавливание CO 2 в качестве побочного продукта сгорания ископаемого топлива до его попадания в атмосферу, транспортировка CO 2 , закачка CO 2 глубоко под землю в тщательно отобранную и подходящую подземную геологическую формацию, где он надежно хранится. Улавливание CO 2 из дымовых труб угольной электростанции с последующей транспортировкой CO 2 по трубопроводу с закачкой CO 2 глубоко под землю на тщательно выбранном и подходящем близлежащем заброшенном нефтяном месторождении, где он надежно хранится .Узнайте больше о CCS.

Список литературы

  1. Управление энергетической информации США (2019). Объяснение электричества — Основы.
  2. IPCC (2014). Изменение климата 2014: Смягчение последствий изменения климата (PDF) (1454 стр., 50 МБ). Вклад Рабочей группы III в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Эденхофер, О., Р. Пичс-Мадруга, Ю. Сокона, Э. Фарахани, С. Каднер, К. Сейбот, А. Адлер, I Баум, С.Brunner, P. Eickemeier, B. Kriemann, J. Savolainen, S. Schlömer, C. von Stechow, T. Zwickel и J.C. Minx (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

Выбросы в транспортном секторе

Общий объем выбросов в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

* Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме.Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Транспортный сектор включает перемещение людей и товаров на автомобилях, грузовиках, поездах, кораблях, самолетах и ​​других транспортных средствах. Большинство выбросов парниковых газов от транспорта представляют собой выбросы диоксида углерода (CO 2 ) в результате сгорания продуктов на основе нефти, таких как бензин, в двигателях внутреннего сгорания.К крупнейшим источникам выбросов парниковых газов, связанных с транспортом, относятся легковые автомобили, грузовики средней и большой грузоподъемности и малотоннажные грузовики, включая внедорожники, пикапы и минивэны. На эти источники приходится более половины выбросов от транспортного сектора. Остальные выбросы парниковых газов в транспортном секторе происходят от других видов транспорта, включая коммерческие самолеты, корабли, лодки и поезда, а также трубопроводы и смазочные материалы.

Относительно небольшие количества метана (CH 4 ) и закиси азота (N 2 O) выделяются при сгорании топлива. Кроме того, небольшое количество выбросов гидрофторуглерода (ГФУ) относится к транспортному сектору. Эти выбросы возникают в результате использования мобильных кондиционеров и рефрижераторного транспорта.

Выбросы и тенденции

В 2019 году выбросы парниковых газов от транспорта составили около 29 процентов от общих выбросов парниковых газов в США, что делает его крупнейшим источником выбросов U.S. Выбросы парниковых газов. Что касается общей тенденции, то с 1990 по 2019 год общие выбросы от транспорта увеличились, в значительной степени, из-за увеличения спроса на поездки. Количество пройденных миль (VMT) легковыми автомобилями (легковыми автомобилями и малотоннажными грузовиками) увеличилось на 48 процентов с 1990 по 2019 год в результате совокупности факторов, включая рост населения, экономический рост, разрастание городов. , и периоды низких цен на топливо. В период с 1990 по 2004 год средняя экономия топлива среди новых автомобилей, продаваемых ежегодно, снижалась по мере роста продаж легких грузовиков.Начиная с 2005 года, средняя экономия топлива для новых автомобилей начала расти, в то время как VMT для легких грузовиков росла лишь незначительно в течение большей части периода. Средняя экономия топлива новым автомобилем улучшалась почти каждый год с 2005 года, замедляя темпы увеличения выбросов CO 2 , а доля грузовиков составляет около 56 процентов от новых автомобилей в 2019 модельном году.

Узнайте больше о выбросах парниковых газов на транспорте.

Выбросы, связанные с потреблением электроэнергии для транспортных операций, включены выше, но не показаны отдельно (как это было сделано для других секторов).Эти косвенные выбросы незначительны и составляют менее 1 процента от общих выбросов, показанных на графике. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Сокращение выбросов при транспортировке

Существует множество возможностей для сокращения выбросов парниковых газов, связанных с транспортом. В таблице ниже приведены категории этих возможностей и приведены примеры.Для более полного списка см. Главу 8 Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . 1

Примеры возможностей сокращения в транспортном секторе
Тип Как сокращаются выбросы Примеры
Переключение топлива Использование топлива, выделяющего меньше CO 2 , чем топливо, используемое в настоящее время.Альтернативные источники могут включать биотопливо; водород; электричество из возобновляемых источников, таких как ветер и солнце; или ископаемое топливо с меньшей интенсивностью CO 2 , чем топливо, которое они заменяют. Узнайте больше об экологичных автомобилях и альтернативных и возобновляемых источниках топлива.
  • Использование общественных автобусов, которые работают на сжатом природном газе, а не на бензине или дизельном топливе.
  • Использование электрических или гибридных автомобилей при условии, что энергия вырабатывается из низкоуглеродного или неископаемого топлива.
  • Использование возобновляемых видов топлива, например низкоуглеродного биотоплива.
Повышение топливной эффективности за счет усовершенствованного дизайна, материалов и технологий Использование передовых технологий, дизайна и материалов для разработки более экономичных транспортных средств. Узнайте о правилах EPA в отношении выбросов парниковых газов в транспортных средствах.
  • Разработка передовых автомобильных технологий, таких как гибридные автомобили и электромобили, которые могут накапливать энергию от торможения и использовать ее позже для получения энергии.
  • Снижение веса материалов, используемых для изготовления транспортных средств.
  • Снижение аэродинамического сопротивления транспортных средств за счет улучшенной конструкции формы.
Улучшение операционной практики Внедрение методов, минимизирующих расход топлива. Совершенствование практики вождения и технического обслуживания автомобилей. Узнайте о том, как отрасль грузовых перевозок может сократить выбросы с помощью программы EPA SmartWay.
  • Сокращение среднего времени руления для самолетов.
  • Разумное вождение (избегание резких ускорений и торможений, соблюдение скоростного режима).
  • Уменьшение холостого хода двигателя.
  • Улучшенное планирование рейса для судов, например, за счет улучшенных погодных маршрутов для повышения топливной эффективности.
Снижение потребности в поездках Использование городского планирования для уменьшения количества миль, которые люди проезжают каждый день. Снижение потребности в вождении за счет мер по повышению эффективности поездок, таких как программы для пригородных, велосипедных и пешеходных поездок.Узнайте о программе «Умный рост» Агентства по охране окружающей среды.
  • Строительство общественного транспорта, тротуаров и велосипедных дорожек для увеличения выбора транспорта с низким уровнем выбросов.
  • Зонирование для смешанных областей использования, так что жилые дома, школы, магазины и предприятия расположены близко друг к другу, что снижает необходимость вождения.

Ссылки

  1. IPCC (2014). Изменение климата 2014: Смягчение последствий изменения климата (PDF) (1454 стр., 50 МБ).Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Эденхофер, О., Р. Пичс-Мадруга, Ю. Сокона, Э. Фарахани, С. Каднер, К. Сейбот, А. Адлер, I Баум, С. Бруннер, П. Эйкемайер, Б. Криманн, Й. Саволайнен, С. Шлёмер, К. фон Стехов, Т. Цвикель и Дж. К. Минкс (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

Выбросы в промышленном секторе

Общий объем выбросов в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2.Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

* Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Промышленный сектор производит товары и сырье, которые мы используем каждый день.Парниковые газы, выделяемые во время промышленного производства, делятся на две категории: прямых выбросов, , которые производятся на предприятии, и косвенных выбросов, , которые происходят за пределами объекта, но связаны с использованием электроэнергии на предприятии.

Прямые выбросы образуются при сжигании топлива для получения энергии или тепла, в результате химических реакций и утечек из промышленных процессов или оборудования. Большинство прямых выбросов связано с потреблением ископаемого топлива для производства энергии.Меньший объем прямых выбросов, примерно одна треть, связан с утечками из систем природного газа и нефти, использованием топлива в производстве (например, нефтепродуктов, используемых для производства пластмасс) и химических реакций при производстве химикатов, чугуна и стали. , и цемент.

Косвенные выбросы образуются в результате сжигания ископаемого топлива на электростанции для производства электроэнергии, которая затем используется промышленным объектом для питания промышленных зданий и оборудования.

Дополнительная информация о выбросах на уровне предприятия из крупных промышленных источников доступна через инструмент публикации данных Программы отчетности по парниковым газам Агентства по охране окружающей среды.Информацию на национальном уровне о выбросах от промышленности в целом можно найти в разделах, посвященных сжиганию ископаемого топлива и главе «Промышленные процессы» в Реестре по выбросам и стокам парниковых газов США .

Выбросы и тенденции

В 2019 году прямые промышленные выбросы парниковых газов составили 23 процента от общего объема выбросов парниковых газов в США, что сделало их третьим по величине источником выбросов парниковых газов в США после секторов транспорта и электроэнергетики.С учетом как прямых, так и косвенных выбросов, связанных с использованием электроэнергии, доля отрасли в общих выбросах парниковых газов в США в 2019 году составила 30 процентов, что делает ее крупнейшим источником парниковых газов из всех секторов. Общие выбросы парниковых газов в США от промышленности, включая электричество, снизились на 16 процентов с 1990 года.

Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Сокращение промышленных выбросов

Существует множество видов промышленной деятельности, вызывающих выбросы парниковых газов, и множество возможностей для их сокращения.В приведенной ниже таблице представлены некоторые примеры возможностей промышленности по сокращению выбросов. Для более полного списка см. Главу 10 Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . 1

Примеры возможностей сокращения для промышленного сектора
Тип Как сокращаются выбросы Примеры
Энергоэффективность Переход на более эффективные промышленные технологии.Программа EPA ENERGY STAR® помогает отраслям стать более энергоэффективными. Определение способов, которыми производители могут использовать меньше энергии для освещения и обогрева предприятий или для работы оборудования.
Переключение топлива Переход на топливо, которое приводит к меньшим выбросам CO 2 , но с таким же количеством энергии при сгорании. Использование природного газа вместо угля для работы машин.
Переработка Производство промышленных продуктов из материалов, которые повторно используются или возобновляются, вместо производства новых продуктов из сырья. Использование стального и алюминиевого лома вместо выплавки нового алюминия или ковки новой стали.
Обучение и повышение осведомленности Информирование компаний и работников о мерах по сокращению или предотвращению утечек выбросов от оборудования. EPA имеет множество добровольных программ, которые предоставляют ресурсы для обучения и других шагов по сокращению выбросов. EPA поддерживает программы для алюминиевой, полупроводниковой и магниевой промышленности. Введение политики и процедур обращения с перфторуглеродами (ПФУ), гидрофторуглеродами (ГФУ) и гексафторидом серы (SF 6 ), которые сокращают количество случайных выбросов и утечек из контейнеров и оборудования.

Ссылки

  1. IPCC (2014). Изменение климата 2014: Смягчение последствий изменения климата (PDF) (1454 стр., 50 МБ). Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Эденхофер, О., Р. Пичс-Мадруга, Ю. Сокона, Э. Фарахани, С. Каднер, К. Сейбот, А. Адлер, I Баум, С. Бруннер, П. Эйкемайер, Б. Криманн, Й. Саволайнен, С. Шлёмер, К. фон Стехов, Т. Цвикель и Дж. К. Минкс (ред.)].Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

Выбросы в коммерческом и жилом секторе

Общий объем выбросов в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

* Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме.Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Жилой и коммерческий секторы включают все жилые дома и коммерческие предприятия (за исключением сельскохозяйственной и промышленной деятельности). Выбросы парниковых газов в этом секторе происходят из прямых выбросов , включая сжигание ископаемого топлива для отопления и приготовления пищи, управление отходами и сточными водами и утечки хладагентов в домах и на предприятиях, а также косвенные выбросы , которые происходят за пределами объекта, но связаны с использование электроэнергии, потребляемой домами и предприятиями.

Прямые выбросы образуются в результате бытовой и коммерческой деятельности различными способами:

  • При сжигании природного газа и нефтепродуктов для отопления и приготовления пищи выделяются углекислый газ (CO 2 ), метан (CH 4 ) и закись азота (N 2 O). Выбросы от потребления природного газа составляют 80 процентов прямых выбросов CO 2 от ископаемого топлива в жилищном и коммерческом секторах в 2019 году. Потребление угля является второстепенным компонентом энергопотребления в обоих этих секторах.
  • Органические отходы, отправляемые на свалки, содержат выбросы CH 4 .
  • Очистные сооружения выбрасывают CH 4 и N 2 O.
  • При анаэробном сбраживании на биогазовых установках выделяется CH 4 .
  • Фторированные газы (в основном гидрофторуглероды или ГФУ), используемые в системах кондиционирования и охлаждения, могут выделяться во время обслуживания или в результате утечки оборудования.

Косвенные выбросы образуются в результате сжигания ископаемого топлива на электростанции для производства электроэнергии, которая затем используется в жилых и коммерческих целях, таких как освещение и бытовая техника.

Дополнительную информацию на национальном уровне о выбросах в жилом и коммерческом секторах можно найти в главах «Энергетика» и «Тенденции» Инвентаризации США.

Выбросы и тенденции

В 2019 году прямые выбросы парниковых газов от домов и предприятий составили 13 процентов от общих выбросов парниковых газов в США. Выбросы парниковых газов от домов и предприятий меняются из года в год, что часто коррелирует с сезонными колебаниями в использовании энергии, вызванными, главным образом, погодными условиями.Общие выбросы парниковых газов в жилых и коммерческих помещениях, включая прямые и косвенные, в 2019 году увеличились на 3 процента с 1990 года. Выбросы парниковых газов в результате прямых выбросов в домах и на предприятиях увеличились на 8 процентов с 1990 года. Кроме того, косвенные выбросы от потребление электроэнергии домами и предприятиями увеличилось с 1990 по 2007 год, но с тех пор снизилось примерно до уровня 1990 года в 2019 году.

Все оценки выбросов из Реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Сокращение выбросов от домов и предприятий

В приведенной ниже таблице представлены некоторые примеры возможностей сокращения выбросов от домов и предприятий. Более полный список вариантов и подробную оценку того, как каждый вариант влияет на разные газы, см. В главе 9 и главе 12 документа Вклад Рабочей группы III в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата .

Примеры возможностей сокращения в жилом и коммерческом секторе
Тип Как сокращаются выбросы Примеры
Жилые и коммерческие здания Снижение энергопотребления за счет энергоэффективности. Дома и коммерческие здания используют большое количество энергии для отопления, охлаждения, освещения и других функций. Технологии «зеленого строительства» и модернизация могут позволить новым и существующим зданиям использовать меньше энергии для выполнения тех же функций, что приведет к снижению выбросов парниковых газов.Методы повышения энергоэффективности здания включают лучшую изоляцию; более энергоэффективные системы отопления, охлаждения, вентиляции и охлаждения; эффективное люминесцентное освещение; пассивное отопление и освещение для использования солнечного света; и покупка энергоэффективной техники и электроники. Узнайте больше об ENERGY STAR®.
Очистка сточных вод Повышение энергоэффективности систем водоснабжения и канализации. На системы питьевой воды и сточных вод приходится около 2 процентов энергопотребления в Соединенных Штатах.За счет внедрения методов энергоэффективности в свои водопроводные и канализационные предприятия муниципалитеты и коммунальные предприятия могут сэкономить от 15 до 30 процентов использования энергии. Узнайте больше об энергоэффективности для систем водоснабжения и канализации.
Управление отходами Уменьшение количества твердых отходов, отправляемых на свалки. Улавливание и использование метана, образующегося на существующих полигонах. Свалочный газ — это естественный побочный продукт разложения твердых отходов на свалках. В основном он состоит из CO 2 и CH 4 .Существуют хорошо зарекомендовавшие себя недорогие методы сокращения выбросов парниковых газов из бытовых отходов, включая программы рециркуляции, программы сокращения отходов и программы улавливания метана на свалках.
Кондиционирование и охлаждение Снижение утечки из оборудования для кондиционирования воздуха и холодильного оборудования. Использование хладагентов с более низким потенциалом глобального потепления. Обычно используемые в домах и на предприятиях хладагенты включают озоноразрушающие хладагенты на основе гидрохлорфторуглерода (ГХФУ), часто ГХФУ-22, и смеси, полностью или в основном состоящие из гидрофторуглеродов (ГФУ), которые являются сильнодействующими парниковыми газами.В последние годы в технологиях кондиционирования воздуха и охлаждения произошел ряд достижений, которые могут помочь розничным торговцам продуктами питания сократить как заправку хладагента, так и выбросы хладагента. Узнайте больше о программе EPA GreenChill по сокращению выбросов парниковых газов в супермаркетах.

Выбросы в сельскохозяйственном секторе

Общий объем выбросов в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2. Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

* Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство в Соединенных Штатах является чистым поглотителем и удаляет примерно 12 процентов этих выбросов парниковых газов, этот чистый поглотитель не показан на приведенной выше диаграмме. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Сельскохозяйственная деятельность — растениеводство и животноводство для производства продуктов питания — способствует различным выбросам:
  • Различные методы управления сельскохозяйственными почвами могут привести к увеличению доступности азота в почве и привести к выбросам закиси азота (N 2 O).Конкретные виды деятельности, которые способствуют выбросам N 2 O с сельскохозяйственных земель, включают внесение синтетических и органических удобрений, выращивание азотфиксирующих культур, осушение органических почв и методы орошения. На управление сельскохозяйственными почвами приходится чуть более половины выбросов парниковых газов в сельскохозяйственном секторе экономики. *
  • Домашний скот, особенно жвачные, такие как крупный рогатый скот, производят метан (CH 4 ) как часть их нормальных пищеварительных процессов.Этот процесс называется кишечной ферментацией, и на него приходится более четверти выбросов сельскохозяйственного сектора экономики.
  • Способ обращения с навозом домашнего скота также способствует выбросам CH 4 и N 2 O. Различные методы обработки и хранения навоза влияют на количество производимых парниковых газов. На использование навоза приходится около 12 процентов общих выбросов парниковых газов в сельскохозяйственном секторе США.
  • Менее крупные источники сельскохозяйственных выбросов включают CO 2 от известкования и внесения мочевины, CH 4 от выращивания риса и сжигания растительных остатков, которые производят CH 4 и N 2 O.

Более подробную информацию о выбросах от сельского хозяйства можно найти в главе о сельском хозяйстве в Реестре выбросов и стоков парниковых газов США .

* Управление пахотными землями и пастбищами также может приводить к выбросам или связыванию углекислого газа (CO 2 ).Однако эти выбросы и абсорбция включены в секторы «Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство».

Выбросы и тенденции

В 2019 году выбросы парниковых газов в сельскохозяйственном секторе экономики составили 10 процентов от общих выбросов парниковых газов в США. Выбросы парниковых газов в сельском хозяйстве с 1990 года увеличились на 12 процентов. Движущие силы этого увеличения включают 9-процентное увеличение выбросов N 2 O в результате обработки почв, а также 60-процентный рост суммарных выбросов CH 4 и N 2 Выбросы O от систем управления навозом, отражающие более широкое использование жидких систем с интенсивными выбросами в течение этого периода времени.Выбросы из других сельскохозяйственных источников в целом оставались неизменными или изменились на относительно небольшую величину с 1990 года.

Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Сокращение выбросов в сельском хозяйстве

В приведенной ниже таблице приведены некоторые примеры возможностей сокращения выбросов в сельском хозяйстве. Для более полного списка вариантов и подробной оценки того, как каждый вариант влияет на разные газы, см. Главу 11 Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата .

Примеры возможностей сокращения для сельскохозяйственного сектора
Тип Как сокращаются выбросы Примеры
Управление земельными ресурсами и земледелием Корректировка методов землепользования и выращивания сельскохозяйственных культур.
  • Удобрение сельскохозяйственных культур соответствующим количеством азота, необходимым для оптимального урожая, поскольку чрезмерное внесение азота может привести к более высоким выбросам закиси азота без повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
  • Слив воды с заболоченных рисовых почв во время вегетационного периода для сокращения выбросов метана.
Животноводство Корректировка практики кормления и других методов управления для уменьшения количества метана, образующегося в результате кишечной ферментации.
  • Улучшение качества пастбищ для повышения продуктивности животных, что может снизить количество метана, выделяемого на единицу животноводческой продукции. Кроме того, повышение продуктивности животноводства может быть обеспечено за счет улучшения методов разведения.
Управление навозом
  • Контроль процесса разложения навоза для снижения выбросов закиси азота и метана.
  • Улавливание метана при разложении навоза для производства возобновляемой энергии.
  • Обработка навоза в твердом виде или его хранение на пастбище вместо хранения в системе на жидкой основе, такой как лагуна, вероятно, снизит выбросы метана, но может увеличить выбросы закиси азота.
  • Хранение навоза в анаэробных лагунах для максимального увеличения производства метана с последующим улавливанием метана для использования в качестве заменителя энергии ископаемым видам топлива.
  • Для получения дополнительной информации об улавливании метана из систем управления навозом см. Программу AgSTAR Агентства по охране окружающей среды, добровольную информационно-просветительскую программу, которая способствует извлечению и использованию метана из навоза.

Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство Выбросы и секвестрация

Растения поглощают углекислый газ (CO 2 ) из атмосферы по мере роста и накапливают часть этого углерода в виде надземной и подземной биомассы на протяжении всей своей жизни.Почвы и мертвое органическое вещество / подстилка также могут накапливать часть углерода этих растений в зависимости от того, как обрабатывается почва, и других условий окружающей среды (например, климата). Такое хранение углерода в растениях, мертвом органическом веществе / подстилке и почве называется биологическим связыванием углерода. Поскольку биологическое связывание выводит CO 2 из атмосферы и сохраняет его в этих углеродных пулах, его также называют «стоком» углерода.

Выбросы или связывание CO 2 , а также выбросы CH 4 и N 2 O могут происходить в результате управления землями в их текущем использовании или по мере преобразования земель в другие виды землепользования.Углекислый газ обменивается между атмосферой и растениями и почвой на суше, например, когда пахотные земли превращаются в пастбища, когда земли обрабатываются для выращивания сельскохозяйственных культур или когда растут леса. Кроме того, использование биологического сырья (например, энергетических культур или древесины) для таких целей, как производство электроэнергии, в качестве сырья для процессов, создающих жидкое топливо, или в качестве строительных материалов может привести к выбросам или улавливанию. *

В Соединенных Штатах в целом с 1990 года деятельность в области землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства (ЗИЗЛХ) привела к большему удалению CO 2 из атмосферы, чем выбросам.По этой причине сектор ЗИЗЛХ в Соединенных Штатах считается чистым поглотителем, а не источником CO 2 за этот период времени. Во многих регионах мира верно обратное, особенно в странах, где расчищены большие площади лесных угодий, часто для использования в сельскохозяйственных целях или для строительства поселений. В этих ситуациях сектор ЗИЗЛХ может быть чистым источником выбросов парниковых газов.

* Выбросы и связывание CO 2 представлены в разделе «Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство» в Перечне.Выбросы метана (CH 4 ) и закиси азота (N 2 O) также происходят в результате землепользования и хозяйственной деятельности в секторе ЗИЗЛХ. Другие выбросы CH 4 и N 2 O также представлены в секторе энергетики.

Выбросы и тенденции

В 2019 году чистый CO 2 , удаленный из атмосферы сектором ЗИЗЛХ, составил 12 процентов от общих выбросов парниковых газов в США. В период с 1990 по 2019 год общее связывание углерода в секторе ЗИЗЛХ снизилось на 11 процентов, в первую очередь из-за снижения скорости чистого накопления углерода в лесах и пахотных землях, а также увеличения выбросов CO 2 в результате урбанизации.Кроме того, хотя и эпизодически по своей природе, увеличенные выбросы CO 2 , CH 4 и N 2 O от лесных пожаров также имели место в течение временного ряда.

* Примечание. Сектор ЗИЗЛХ является чистым «поглотителем» выбросов в Соединенных Штатах (например, поглощается больше выбросов парниковых газов, чем от землепользования), поэтому чистые выбросы парниковых газов от ЗИЗЛХ отрицательны. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг. Увеличенное изображение для сохранения или печати

Сокращение выбросов и увеличение стоков в результате землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства

В секторе ЗИЗЛХ существуют возможности для сокращения выбросов и увеличения потенциала улавливания углерода из атмосферы за счет увеличения поглотителей. В приведенной ниже таблице представлены некоторые примеры возможностей как для сокращения выбросов, так и для увеличения поглотителей. Более полный список см. В главе 11 документа «Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата ».

Примеры возможностей сокращения в секторе ЗИЗЛХ
Тип Как сокращаются выбросы или увеличиваются стоки Примеры
Изменение в землепользовании Увеличение накопления углерода за счет другого использования земли или поддержание накопления углерода путем предотвращения деградации земель.
  • Облесение и сведение к минимуму преобразования лесных земель в другие виды землепользования, такие как поселения, пахотные земли или луга.
Изменения в практике землепользования Совершенствование практики управления существующими видами землепользования.
  • Использование сокращенных методов обработки почвы на пахотных землях и улучшенных методов управления выпасом на пастбищах.
  • Посадка после естественных или антропогенных нарушений леса для ускорения роста растительности и минимизации потерь углерода в почве.

6,457 миллионов метрических тонн CO

2 эквивалента — что это означает?
Описание единиц

Миллион метрических тонн равен примерно 2.2 миллиарда фунтов или 1 триллион граммов. Для сравнения: небольшой автомобиль, вероятно, будет весить чуть больше 1 метрической тонны. Таким образом, миллион метрических тонн примерно равен массе 1 миллиона небольших автомобилей!

В реестре США используются метрические единицы для согласованности и сопоставимости с другими странами. Для справки: метрическая тонна немного больше (примерно на 10 процентов), чем американская «короткая» тонна.

Выбросы парниковых газов часто измеряются в двуокиси углерода ( CO 2 ) эквивалент .Чтобы преобразовать выбросы газа в эквивалент CO 2 , его выбросы умножаются на потенциал глобального потепления (GWP) газа. ПГП учитывает тот факт, что многие газы более эффективно нагревают Землю, чем CO 2 на единицу массы.

Значения GWP, отображаемые на веб-страницах по выбросам, отражают значения, используемые в реестре США, которые взяты из Второго отчета об оценке (SAR) МГЭИК. Для дальнейшего обсуждения ПГП и оценки выбросов парниковых газов с использованием обновленных ПГП см. Приложение 6 к U.S. Перечень и обсуждение GWP в МГЭИК (PDF) (106 стр., 7,7 МБ).

Обзор парниковых газов | Агентство по охране окружающей среды США

На этой странице:

Общие выбросы в США в 2019 году = 6,558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2 (без учета земельного сектора). Сумма процентов может не составлять 100% из-за независимого округления.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Газы, улавливающие тепло в атмосфере, называются парниковыми газами. В этом разделе представлена ​​информация о выбросах и удалении основных парниковых газов в атмосферу и из нее.Для получения дополнительной информации о других факторах воздействия климата, таких как черный углерод, посетите страницу «Индикаторы изменения климата: воздействие на климат».

6,457 миллионов метрических тонн CO

2 : Что это означает?

Объяснение единиц:

Один миллион метрических тонн равен примерно 2,2 миллиардам фунтов или 1 триллиону граммов. Для сравнения: небольшой автомобиль, вероятно, будет весить чуть больше 1 метрической тонны. Таким образом, миллион метрических тонн примерно равен массе 1 миллиона небольших автомобилей!

The U.S. В инвентаризации используются метрические единицы для согласованности и сопоставимости с другими странами. Для справки: метрическая тонна немного больше (примерно на 10%), чем американская «короткая» тонна.

Выбросы парниковых газов часто измеряются в эквиваленте двуокиси углерода (CO 2 ). Чтобы преобразовать выбросы газа в эквивалент CO 2 , его выбросы умножаются на потенциал глобального потепления (GWP) газа. ПГП учитывает тот факт, что многие газы более эффективно нагревают Землю, чем CO 2 на единицу массы.

Значения GWP, отображаемые на веб-страницах по выбросам, отражают значения, используемые в реестре США, которые взяты из Четвертого оценочного отчета МГЭИК (AR4). Для дальнейшего обсуждения ПГП и оценки выбросов ПГ с использованием обновленных ПГП см. Приложение 6 Реестра США и обсуждение ПГП МГЭИК (PDF) (106 стр., 7,7 МБ).

  • Двуокись углерода (CO 2 ) : Двуокись углерода попадает в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива (угля, природного газа и нефти), твердых отходов, деревьев и других биологических материалов, а также в результате определенных химических реакций. (е.г., производство цемента). Углекислый газ удаляется из атмосферы (или «улавливается»), когда он поглощается растениями как часть биологического цикла углерода.
  • Метан (CH 4 ) : Метан выделяется при добыче и транспортировке угля, природного газа и нефти. Выбросы метана также возникают в результате животноводства и других методов ведения сельского хозяйства, землепользования и разложения органических отходов на полигонах твердых бытовых отходов.
  • Закись азота (N 2 O) : Закись азота выделяется во время сельского хозяйства, землепользования, промышленной деятельности, сжигания ископаемого топлива и твердых отходов, а также при очистке сточных вод.
  • Фторированные газы : Гидрофторуглероды, перфторуглероды, гексафторид серы и трифторид азота являются синтетическими мощными парниковыми газами, которые выбрасываются в результате различных промышленных процессов. Фторированные газы иногда используются в качестве заменителей стратосферных озоноразрушающих веществ (например, хлорфторуглеродов, гидрохлорфторуглеродов и галонов). Эти газы обычно выбрасываются в меньших количествах, но поскольку они являются мощными парниковыми газами, их иногда называют газами с высоким потенциалом глобального потепления («газы с высоким ПГП»).

Воздействие каждого газа на изменение климата зависит от трех основных факторов:

Сколько находится в атмосфере?

Концентрация или содержание — это количество определенного газа в воздухе. Более высокие выбросы парниковых газов приводят к более высоким концентрациям в атмосфере. Концентрации парниковых газов измеряются в частях на миллион, частях на миллиард и даже частях на триллион. Одна часть на миллион эквивалентна одной капле воды, растворенной примерно в 13 галлонах жидкости (примерно в топливном баке компактного автомобиля).Чтобы узнать больше о возрастающих концентрациях парниковых газов в атмосфере, посетите страницу «Индикаторы изменения климата: атмосферные концентрации парниковых газов».

Как долго они остаются в атмосфере?

Каждый из этих газов может оставаться в атмосфере в течение разного времени, от нескольких лет до тысяч лет. Все эти газы остаются в атмосфере достаточно долго, чтобы хорошо перемешаться, а это означает, что количество, измеряемое в атмосфере, примерно одинаково во всем мире, независимо от источника выбросов.

Насколько сильно они влияют на атмосферу?

Некоторые газы более эффективны, чем другие, согревая планету и «сгущают земное покрывало».

Для каждого парникового газа был рассчитан потенциал глобального потепления (ПГП), отражающий, как долго он в среднем остается в атмосфере и насколько сильно он поглощает энергию. Газы с более высоким ПГП поглощают больше энергии на фунт, чем газы с более низким ПГП, и, таким образом, вносят больший вклад в нагревание Земли.

Примечание. Все оценки выбросов взяты из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Выбросы двуокиси углерода

Двуокись углерода (CO 2 ) является основным парниковым газом, выбрасываемым в результате деятельности человека. В 2019 году на CO 2 приходилось около 80 процентов всех выбросов парниковых газов в США в результате деятельности человека. Углекислый газ естественным образом присутствует в атмосфере как часть углеродного цикла Земли (естественная циркуляция углерода в атмосфере, океанах, почве, растениях и животных).Деятельность человека изменяет углеродный цикл — как путем добавления в атмосферу большего количества CO 2 , так и путем воздействия на способность естественных поглотителей, таких как леса и почвы, удалять и накапливать CO 2 из атмосферы. В то время как выбросы CO 2 происходят из различных естественных источников, выбросы, связанные с деятельностью человека, являются причиной увеличения выбросов в атмосферу после промышленной революции. 2

Примечание: все оценки выбросов из Реестра U.S. Выбросы и сток парниковых газов: 1990–2019 гг. (Без земельного сектора).

Изображение большего размера для сохранения или печати

Основным видом деятельности человека, в результате которого выделяется CO 2 , является сжигание ископаемого топлива (угля, природного газа и нефти) для производства энергии и транспорта, хотя некоторые промышленные процессы и изменения в землепользовании также выделяют CO 2 . Ниже описаны основные источники выбросов CO 2 в США.
  • Транспорт . Сжигание ископаемых видов топлива, таких как бензин и дизельное топливо, для перевозки людей и грузов было крупнейшим источником выбросов CO 2 в 2019 году, что составляет около 35 процентов от общего количества U.S. CO 2 выбросов и 28 процентов от общих выбросов парниковых газов в США. В эту категорию входят такие источники транспорта, как автомобильные и пассажирские транспортные средства, авиаперелеты, морские перевозки и железнодорожный транспорт.
  • Электроэнергия . Электричество является важным источником энергии в Соединенных Штатах и ​​используется для питания домов, бизнеса и промышленности. В 2019 году сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии было вторым по величине источником выбросов CO 2 в стране, что составляет около 31 процента от общего количества U.S. CO 2 выбросов и 24 процента от общего объема выбросов парниковых газов в США. Типы ископаемого топлива, используемого для выработки электроэнергии, выделяют разное количество CO 2 . Для производства определенного количества электроэнергии при сжигании угля будет выделяться больше CO 2 , чем природного газа или нефти.
  • Промышленность . Многие промышленные процессы выделяют CO 2 в результате потребления ископаемого топлива. Некоторые процессы также производят выбросы CO 2 в результате химических реакций, не связанных с горением, и примеры включают производство минеральных продуктов, таких как цемент, производство металлов, таких как железо и сталь, и производство химикатов.На сжигание ископаемого топлива в различных промышленных процессах приходилось около 16 процентов от общих выбросов CO 2 в США и 13 процентов от общих выбросов парниковых газов в США в 2019 году. Многие промышленные процессы также используют электричество и, следовательно, косвенно приводят к выбросам CO 2 от электричества. поколение.

Углекислый газ постоянно обменивается между атмосферой, океаном и поверхностью суши, поскольку он производится и поглощается многими микроорганизмами, растениями и животными.Однако выбросы и удаление CO 2 в результате этих естественных процессов имеют тенденцию к уравновешиванию, без антропогенного воздействия. С начала промышленной революции около 1750 года деятельность человека внесла существенный вклад в изменение климата, добавив в атмосферу CO 2 и другие улавливающие тепло газы.

В Соединенных Штатах с 1990 года управление лесами и другими землями (например, пахотные земли, луга и т. Д.) Действовало как чистый сток CO 2 , что означает, что больше CO 2 удаляется из атмосфере и хранится в растениях и деревьях, чем выбрасывается.Это компенсация поглотителя углерода составляет около 12 процентов от общего объема выбросов в 2019 году и более подробно обсуждается в разделе «Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство».

Чтобы узнать больше о роли CO 2 в потеплении атмосферы и его источниках, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».

Выбросы и тенденции

Выбросы углекислого газа в США увеличились примерно на 3 процента в период с 1990 по 2019 год. Поскольку сжигание ископаемого топлива является крупнейшим источником выбросов парниковых газов в Соединенных Штатах, изменения в выбросах от сжигания ископаемого топлива исторически были доминирующим фактором. влияющие на общий U.Тенденции выбросов S. На изменения выбросов CO 2 в результате сжигания ископаемого топлива влияют многие долгосрочные и краткосрочные факторы, включая рост населения, экономический рост, изменение цен на энергоносители, новые технологии, изменение поведения и сезонные температуры. В период с 1990 по 2019 год увеличение выбросов CO 2 соответствовало увеличению использования энергии растущей экономикой и населением, включая общий рост выбросов в результате повышения спроса на поездки.

Примечание: все оценки выбросов из Реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2019 гг.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Снижение выбросов углекислого газа

Самый эффективный способ сократить выбросы CO 2 — снизить потребление ископаемого топлива. Многие стратегии сокращения выбросов CO 2 от энергетики являются сквозными и применимы к домам, предприятиям, промышленности и транспорту.

EPA принимает разумные регулирующие меры для сокращения выбросов парниковых газов.

Примеры возможностей сокращения выбросов двуокиси углерода
Стратегия Примеры сокращения выбросов
Энергоэффективность

Улучшение теплоизоляции зданий, использование более экономичных транспортных средств и использование более эффективных электроприборов — все это способы сократить потребление энергии и, следовательно, выбросы CO 2 .

Энергосбережение

Снижение личного потребления энергии за счет выключения света и электроники, когда они не используются, снижает потребность в электроэнергии. Сокращение пройденного расстояния в транспортных средствах снижает потребление бензина. Оба способа сократить выбросы CO 2 за счет энергосбережения.

Узнайте больше о том, что вы можете делать дома, в школе, в офисе и в дороге, чтобы экономить энергию и сокращать выбросы углекислого газа.

Переключение топлива

Производство большего количества энергии из возобновляемых источников и использование топлива с более низким содержанием углерода являются способами сокращения выбросов углерода.

Улавливание и связывание углерода (CCS)

Улавливание и связывание диоксида углерода — это набор технологий, которые потенциально могут значительно снизить выбросы CO 2 от новых и существующих угольных и газовых электростанций, промышленных процессов и других стационарных источников CO 2 .Например, улавливание CO 2 из дымовых труб угольной электростанции до того, как он попадет в атмосферу, транспортировка CO 2 по трубопроводу и закачка CO 2 глубоко под землю в тщательно выбранные и подходящие геологические геологические условия. формация, такая как близлежащее заброшенное нефтяное месторождение, где она надежно хранится.

Узнайте больше о CCS.

Изменения в землепользовании и практике управления земельными ресурсами

Узнайте больше о землепользовании, изменениях в землепользовании и лесном хозяйстве.

1 CO 2 в атмосфере является частью глобального углеродного цикла, и поэтому его судьба является сложной функцией геохимических и биологических процессов. Часть избыточного углекислого газа будет быстро поглощаться (например, поверхностью океана), но часть останется в атмосфере в течение тысяч лет, отчасти из-за очень медленного процесса переноса углерода в океанические отложения.

2 МГЭИК (2013).Изменение климата 2013: основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T. F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1585 стр.

Выбросы метана

В 2019 году метан (CH 4 ) составлял около 10 процентов всего U.S. Выбросы парниковых газов в результате деятельности человека. Деятельность человека с выбросом метана включает утечки из систем природного газа и разведение домашнего скота. Метан также выделяется из природных источников, таких как естественные водно-болотные угодья. Кроме того, естественные процессы в почве и химические реакции в атмосфере помогают удалить из атмосферы CH 4 . Время жизни метана в атмосфере намного меньше, чем у углекислого газа (CO 2 ), но CH 4 более эффективно улавливает радиацию, чем CO 2 .Фунт за фунтом, сравнительное влияние CH 4 в 25 раз больше, чем CO 2 за 100-летний период. 1

В глобальном масштабе 50-65 процентов общих выбросов CH 4 приходится на деятельность человека. 2, 3 Метан выделяется в результате деятельности в сфере энергетики, промышленности, сельского хозяйства, землепользования и обращения с отходами, описанных ниже.

  • Сельское хозяйство . Домашний скот, такой как крупный рогатый скот, свиньи, овцы и козы, вырабатывает CH 4 как часть нормального процесса пищеварения.Кроме того, при хранении или обработке навоза в лагунах или резервуарах для хранения образуется CH 4 . Поскольку люди выращивают этих животных для еды и других продуктов, выбросы считаются связанными с деятельностью человека. При объединении выбросов домашнего скота и навоза сельскохозяйственный сектор является крупнейшим источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах. Для получения дополнительной информации см. Главу «Реестр выбросов и стоков парниковых газов в США» «Сельское хозяйство». Хотя это не показано и менее значимо, выбросы CH 4 также происходят в результате землепользования и деятельности по управлению земельными ресурсами в секторе землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства (e.г. лесные и пастбищные пожары, разложение органических веществ на прибрежных заболоченных территориях и т. д.).
  • Энергетика и промышленность . Системы природного газа и нефти являются вторым по величине источником выбросов CH 4 в США. Метан — это основной компонент природного газа. Метан выбрасывается в атмосферу при добыче, переработке, хранении, транспортировке и распределении природного газа, а также при производстве, переработке, транспортировке и хранении сырой нефти.Добыча угля также является источником выбросов CH 4 . Для получения дополнительной информации см. Раздел Реестра выбросов и стоков парниковых газов США по системам природного газа и нефтяным системам.
  • Домашние и деловые отходы . Метан образуется на свалках при разложении отходов и при очистке сточных вод. Свалки являются третьим по величине источником выбросов CH 4 в США. Метан также образуется при очистке бытовых и промышленных сточных вод, при компостировании и анэробном сбраживании.Для получения дополнительной информации см. Главу «Реестр выбросов парниковых газов и сточных вод США Отходы».

Метан также выделяется из ряда природных источников. Природные водно-болотные угодья являются крупнейшим источником выбросов CH 4 из бактерий, разлагающих органические материалы в отсутствие кислорода. Меньшие источники включают термиты, океаны, отложения, вулканы и лесные пожары.

Чтобы узнать больше о роли CH 4 в потеплении атмосферы и его источниках, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».

Выбросы и тенденции

Выбросы метана в США сократились на 15 процентов в период с 1990 по 2019 год. В течение этого периода выбросы увеличились из источников, связанных с сельскохозяйственной деятельностью, в то время как выбросы снизились из источников, связанных со свалками, добычей угля, а также из систем природного газа и нефти.

Примечание: все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990-2019 . В этих оценках используется потенциал глобального потепления для метана, равный 25, на основании требований к отчетности в соответствии с Рамочной конвенцией Организации Объединенных Наций об изменении климата.

Увеличенное изображение для сохранения или печати

Снижение выбросов метана

Есть несколько способов уменьшить выбросы CH 4 . Некоторые примеры обсуждаются ниже. EPA имеет ряд добровольных программ по сокращению выбросов CH 4 в дополнение к нормативным инициативам. EPA также поддерживает Глобальную инициативу по метану, международное партнерство, поощряющее глобальные стратегии сокращения выбросов метана.

Примеры возможностей сокращения выбросов метана
Источник выбросов Как снизить выбросы
Промышленность

Модернизация оборудования, используемого для добычи, хранения и транспортировки нефти и природного газа, может уменьшить многие утечки, которые способствуют выбросам CH 4 . Метан угольных шахт также можно улавливать и использовать для получения энергии. Узнайте больше о программе EPA Natural Gas STAR и программе охвата метана из угольных пластов.

Сельское хозяйство

Метан от методов обращения с навозом можно уменьшить и улавливать путем изменения стратегии обращения с навозом. Кроме того, изменение практики кормления животных может снизить выбросы в результате кишечной ферментации. Узнайте больше об улучшенных методах обращения с навозом в программе EPA AgSTAR.

Домашние и деловые отходы

Поскольку выбросы CH 4 из свалочного газа являются основным источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах, меры контроля выбросов, которые улавливают выбросы CH 4 на свалках, являются эффективной стратегией сокращения.Узнайте больше об этих возможностях и программе EPA по распространению метана на свалках.

Список литературы

1 МГЭИК (2007). Изменение климата 2007: основы физических наук . Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета.Кембридж, Соединенное Королевство 996 стр.
2 IPCC (2013). Изменение климата 2013: основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T. F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1585 стр.
3 Глобальный углеродный проект (2019).

Выбросы оксида азота

В 2019 году на закись азота (N 2 O) приходилось около 7 процентов всех выбросов парниковых газов в США в результате деятельности человека. Деятельность человека, такая как сельское хозяйство, сжигание топлива, удаление сточных вод и промышленные процессы, увеличивает количество N 2 O в атмосфере. Закись азота также естественным образом присутствует в атмосфере как часть круговорота азота Земли и имеет множество природных источников. Молекулы закиси азота остаются в атмосфере в среднем 114 лет, прежде чем удаляются стоком или разрушаются в результате химических реакций.Воздействие 1 фунта N 2 O на нагревание атмосферы почти в 300 раз превышает воздействие 1 фунта углекислого газа. 1

Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг. (Без учета земельного сектора).

Изображение большего размера для сохранения или печати

В глобальном масштабе около 40 процентов общих выбросов N 2 O приходится на деятельность человека. 2 Закись азота выбрасывается в результате сельского хозяйства, землепользования, транспорта, промышленности и других видов деятельности, описанных ниже.
  • Сельское хозяйство . Закись азота может образовываться в результате различных мероприятий по управлению сельскохозяйственными почвами, таких как внесение синтетических и органических удобрений и другие методы земледелия, обработка навоза или сжигание сельскохозяйственных остатков. Обработка сельскохозяйственных земель является крупнейшим источником выбросов N 2 O в Соединенных Штатах, что составляет около 75 процентов от общих выбросов N 2 O в США в 2019 году. Хотя это не показано и менее значимо, выбросы N 2 O также происходят в результате землепользования и деятельности по управлению земельными ресурсами в секторе землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства (например,г. лесные пожары и пожары на пастбищах, внесение синтетических азотных удобрений в городские почвы (например, газоны, поля для гольфа) и лесные угодья и т. д.).
  • Сжигание топлива. Закись азота выделяется при сжигании топлива. Количество N 2 O, выделяемого при сжигании топлива, зависит от типа топлива и технологии сжигания, технического обслуживания и методов эксплуатации.
  • Промышленность. Закись азота образуется как побочный продукт при производстве химических веществ, таких как азотная кислота, которая используется для производства синтетических коммерческих удобрений, и при производстве адипиновой кислоты, которая используется для производства волокон, таких как нейлон, и других синтетических продуктов.
  • Отходы. Закись азота также образуется при очистке бытовых сточных вод во время нитрификации и денитрификации присутствующего азота, обычно в форме мочевины, аммиака и белков.

Выбросы закиси азота происходят естественным образом из многих источников, связанных с круговоротом азота, который представляет собой естественную циркуляцию азота в атмосфере, среди растений, животных и микроорганизмов, обитающих в почве и воде. Азот принимает различные химические формы на протяжении всего азотного цикла, в том числе N 2 O.Естественные выбросы N 2 O происходят в основном от бактерий, расщепляющих азот в почвах и океанах. Закись азота удаляется из атмосферы, когда она поглощается определенными типами бактерий или разрушается ультрафиолетовым излучением или химическими реакциями.

Чтобы узнать больше об источниках N 2 O и его роли в потеплении атмосферы, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».

Выбросы и тенденции

Выбросы закиси азота в США в период с 1990 по 2019 год оставались относительно неизменными.Выбросы закиси азота от мобильных устройств сгорания снизились на 60 процентов с 1990 по 2019 год в результате введения стандартов контроля выбросов для дорожных транспортных средств. Выбросы закиси азота из сельскохозяйственных земель в этот период варьировались и в 2019 году были примерно на 9 процентов выше, чем в 1990 году, в основном за счет увеличения использования азотных удобрений.

Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Увеличенное изображение для сохранения или печати

Снижение выбросов оксида азота

Существует несколько способов снижения выбросов N 2 O, которые обсуждаются ниже.

Примеры возможностей сокращения выбросов оксида азота
Источник выбросов Примеры сокращения выбросов
Сельское хозяйство

На внесение азотных удобрений приходится большая часть выбросов N 2 O в Соединенных Штатах. Выбросы можно снизить за счет сокращения внесения азотных удобрений и более эффективного применения этих удобрений, 3 , а также путем изменения практики использования навоза на ферме.

Сгорание топлива
  • Закись азота является побочным продуктом сгорания топлива, поэтому снижение расхода топлива в автомобилях и вторичных источниках может снизить выбросы.
  • Кроме того, внедрение технологий борьбы с загрязнением (например, каталитических нейтрализаторов для уменьшения количества загрязняющих веществ в выхлопных газах легковых автомобилей) также может снизить выбросы N 2 O.

Промышленность

Список литературы

1 IPCC (2007) Изменение климата 2007: основы физических наук . Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета. Кембридж, Соединенное Королевство 996 стр.
2 IPCC (2013). Изменение климата 2013: основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T.Ф., Цинь Д., Г.-К. Платтнер, М. Тиньор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 1585 стр.
3 EPA (2005). Потенциал снижения выбросов парниковых газов в лесном и сельском хозяйстве США . Агентство по охране окружающей среды США, Вашингтон, округ Колумбия, США.

Выбросы фторированных газов

В отличие от многих других парниковых газов, фторированные газы не имеют естественных источников и образуются только в результате деятельности человека.Они выбрасываются в атмосферу при их использовании в качестве заменителей озоноразрушающих веществ (например, в качестве хладагентов) и при различных промышленных процессах, таких как производство алюминия и полупроводников. Многие фторированные газы имеют очень высокий потенциал глобального потепления (ПГП) по сравнению с другими парниковыми газами, поэтому небольшие атмосферные концентрации могут иметь непропорционально большое влияние на глобальную температуру. Они также могут иметь долгую жизнь в атмосфере — в некоторых случаях — тысячи лет. Как и другие долгоживущие парниковые газы, большинство фторированных газов хорошо перемешано в атмосфере и после выброса распространяется по всему миру.Многие фторированные газы удаляются из атмосферы только тогда, когда они разрушаются солнечным светом в дальних верхних слоях атмосферы. В целом, фторированные газы являются наиболее мощным и долговременным типом парниковых газов, выделяемых в результате деятельности человека.

Существует четыре основных категории фторированных газов: гидрофторуглероды (HFC), перфторуглероды (PFC), гексафторид серы (SF 6 ) и трифторид азота (NF 3 ). Ниже описаны крупнейшие источники выбросов фторсодержащих газов.

  • Замена озоноразрушающих веществ. Гидрофторуглероды используются в качестве хладагентов, аэрозольных пропеллентов, вспенивающих агентов, растворителей и антипиренов. Основным источником выбросов этих соединений является их использование в качестве хладагентов, например, в системах кондиционирования воздуха как в транспортных средствах, так и в зданиях. Эти химические вещества были разработаны для замены хлорфторуглеродов (CFC) и гидрохлорфторуглеродов (HCFC), поскольку они не разрушают стратосферный озоновый слой.Хлорфторуглероды и ГХФУ постепенно сокращаются в соответствии с международным соглашением, называемым Монреальским протоколом. ГФУ являются мощными парниковыми газами с высоким ПГП, и они выбрасываются в атмосферу во время производственных процессов, а также в результате утечек, обслуживания и утилизации оборудования, в котором они используются. Недавно разработанные гидрофторолефины (ГФО) представляют собой подмножество ГФУ и характеризуются коротким временем жизни в атмосфере и более низкими ПГП. HFO в настоящее время вводятся в качестве хладагентов, аэрозольных пропеллентов и пенообразователей.Закон об инновациях и производстве в США (AIM) 2020 года предписывает EPA решать проблемы ГФУ путем предоставления новых полномочий в трех основных областях: поэтапное сокращение производства и потребления перечисленных ГФУ в США на 85 процентов в течение следующих 15 лет ГФУ и их заменители, а также способствуют переходу к технологиям следующего поколения, которые не зависят от ГФУ.
  • Промышленность. Перфторуглероды производятся как побочный продукт при производстве алюминия и используются в производстве полупроводников.ПФУ обычно имеют длительный срок службы в атмосфере и ПГП около 10 000. Гексафторид серы используется при обработке магния и производстве полупроводников, а также в качестве индикаторного газа для обнаружения утечек. ГФУ-23 производится как побочный продукт производства ГХФУ-22 и используется в производстве полупроводников.
  • Передача и распределение электроэнергии. Гексафторид серы используется в качестве изоляционного газа в оборудовании для передачи электроэнергии, включая автоматические выключатели. ПГП SF 6 составляет 22 800, что делает его самым сильным парниковым газом, оцененным Межправительственной группой экспертов по изменению климата.

Чтобы узнать больше о роли фторированных газов в нагревании атмосферы и их источниках, посетите страницу «Выбросы фторированных парниковых газов».

Выбросы и тенденции

В целом выбросы фторированных газов в США увеличились примерно на 86 процентов в период с 1990 по 2019 год. Это увеличение было вызвано 275-процентным увеличением выбросов гидрофторуглеродов (ГФУ) с 1990 года, поскольку они широко использовались в качестве заменителей. для озоноразрушающих веществ.Выбросы перфторуглеродов (ПФУ) и гексафторида серы (SF 6 ) фактически снизились за это время благодаря усилиям по сокращению выбросов в промышленности по производству алюминия (ПФУ) и в сфере передачи и распределения электроэнергии (SF 6 ).

Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США: 1990–2019 гг.

Увеличенное изображение для сохранения или печати

Снижение выбросов фторированных газов

Поскольку большинство фторированных газов имеют очень долгое время жизни в атмосфере, потребуется много лет, чтобы увидеть заметное снижение текущих концентраций.Однако существует ряд способов уменьшить выбросы фторсодержащих газов, описанных ниже.

Примеры возможностей восстановления фторированных газов
Источник выбросов Примеры сокращения выбросов
Замена озоноразрушающих веществ в домах и на предприятиях

Хладагенты, используемые на предприятиях и в жилых домах, выделяют фторированные газы.Выбросы можно сократить за счет более эффективного обращения с этими газами и использования заменителей с более низким потенциалом глобального потепления и других технологических усовершенствований. Посетите сайт EPA по защите озонового слоя, чтобы узнать больше о возможностях сокращения выбросов в этом секторе.

Промышленность

Промышленные пользователи фторированных газов могут сократить выбросы за счет внедрения процессов рециркуляции и уничтожения фторированного газа, оптимизации производства для минимизации выбросов и замены этих газов альтернативными.EPA имеет следующие ресурсы для управления этими газами в промышленном секторе:

Передача и распределение электроэнергии

Гексафторид серы — это чрезвычайно мощный парниковый газ, который используется для нескольких целей при передаче электроэнергии по электросети. EPA работает с промышленностью над сокращением выбросов в рамках Партнерства по сокращению выбросов SF 6 для электроэнергетических систем, которое способствует обнаружению и ремонту утечек, использованию оборудования для рециркуляции и обучению сотрудников.

Транспорт

Гидрофторуглероды (ГФУ) выделяются в результате утечки хладагентов, используемых в системах кондиционирования воздуха транспортных средств. Утечку можно уменьшить за счет более совершенных компонентов системы и использования альтернативных хладагентов с более низким потенциалом глобального потепления, чем те, которые используются в настоящее время. Стандарты EPA для легковых и тяжелых транспортных средств стимулировали производителей производить автомобили с более низким уровнем выбросов ГФУ.

Список литературы

1 IPCC (2007) Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тиньор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета. Кембридж, Великобритания 996 с.

Почему ваше тело вырабатывает газ?

Газ в пищеварительной системе — это либо воздух (из внешней среды), либо газы, производимые бактериями внутри тела.Это совершенно нормально, хотя многих людей смущает отрыжка (газ выходит через рот) или метеоризм (газ выходит через прямую кишку).

Газы могут расстраивать и смущать, но, нравится вам это или нет, это часть процесса пищеварения. У большинства людей есть определенный контроль над тем, сколько газа вырабатывается при изменении диеты, но газ всегда будет. На самом деле это хорошо; это означает, что ваша пищеварительная система делает то, что должна: расщепляет пищу на витамины и минералы, которые необходимы организму.

ИЭН ХУТОН / Getty Images

Что такое газ на самом деле

Основными компонентами газа являются углекислый газ, кислород, азот и водород, которые не выделяют запаха. Однако газ, поступающий из прямой кишки, может также содержать серосодержащие соединения, которые имеют неприятный и характерный запах.

Некоторые люди также содержат метан в метеоризме, который вырабатывается в толстой кишке во время пищеварения. Производство метана не является типичным; только около трети людей страдают от метеоризма.Взаимодействие с другими людьми

Газ в желудке

Газ, обнаруженный в желудке, может исходить от глотания воздуха (аэрофагия). Некоторое количество воздуха проглатывается естественным образом во время разговора и еды, но употребление газированных напитков, таких как газировка или жевательная резинка, может привести к тому, что еще больше воздуха попадет в пищевод и, возможно, попадет в желудок. Большая часть этого газа выделяется таким же образом, как и поступила. внутрь — через рот — как отрыжка, но некоторые попадают в желудок и далее. Большая часть этого газа всасывается по пути через кишечник, но некоторые могут стать газами и покинуть тело через прямую кишку.

Газ в кишечнике

Метеоризм — это побочный продукт еды, который полностью не расщепляется в тонком кишечнике. В пищеварительном тракте присутствуют ферменты и бактерии, которые выполняют работу по перевариванию пищи. Некоторые продукты не могут полностью расщепляться ферментами тонкого кишечника и поэтому попадают в толстый кишечник. В толстом кишечнике содержится ряд различных форм бактерий, которые продолжают процесс пищеварения, но при этом образуются побочные продукты — углекислый газ, водород и иногда метан.Эти газы должны покидать тело и проходят через прямую кишку в виде метеоризма.

Боль или дискомфорт от газа

Некоторые люди могут иметь газы в пищеварительном тракте, которые вызывают дискомфорт, например вздутие живота или вздутие живота. Это может привести к желанию внести изменения в диету или образ жизни, чтобы у них было меньше газов. Имейте в виду, что у всех есть газы, и они должны сдавать его несколько раз в день. Людям, которые чувствуют, что у них слишком много газа или что газ вызывает непропорционально сильную боль, следует поговорить с врачом.

Слово от Verywell

Организм должен вырабатывать газ в процессе расщепления пищи, которую он использует. Это важный процесс, даже если временами он может доставлять хлопоты. Хотя с потребностью организма вырабатывать газы ничего нельзя поделать, прием пищи для уменьшения количества газов может помочь с симптомами вздутия живота и вздутия живота. У большинства людей на самом деле не так много газа, даже если временами так и может казаться. Иногда могут помочь некоторые изменения в диете и образе жизни, но если вздутие живота все еще выходит из-под контроля, хорошим выбором будет консультация врача.

Power-to-gas: Устранить все проблемы или просто слишком дорого?

Техника

Сегодня синтетический водород и метан в основном производятся из ископаемого топлива и биомассы. Однако под преобразованием энергии в газ (PtG / P2G) понимается использование возобновляемой электроэнергии для производства этого топлива посредством электролиза и метанирования. Промышленность и исследователи изо всех сил пытались договориться о том, как называть возобновляемые продукты PtG, используя такие термины, как синтетические газы, ветровой газ, солнечный газ или энергетические газы.

Первым этапом процесса является производство синтетического водорода (h3) из воды и возобновляемых источников энергии посредством электролиза. Этот водород можно использовать напрямую — добавляя к существующей газовой смеси — или пропустить через вторую стадию, на которой h3 реагирует с диоксидом углерода с образованием метана (Ch5)

.

Метан — ключевой ингредиент природного газа, и его можно напрямую использовать в любом из стандартных газовых приложений на сегодняшний день. CO₂, используемый в процессе метанирования, улавливается из воздуха, биомассы или биогаза, чтобы обеспечить замкнутый углеродный цикл.Если бы углекислый газ происходил из ископаемого источника, как это происходит в современных промышленных процессах, он не считался бы углеродно-нейтральным.

[загрузить изображение в полном размере здесь]

PtG: гибкий, чистый — и дорогой

Потенциал биомассы Германии ограничен, и газовая промышленность представляет PtG как своего рода универсальное решение проблем, связанных с декарбонизированной энергетической системой. Энергия, получаемая от PtG, имеет высокую ценность. Синтетический газ можно использовать для длительного хранения энергии и хорошей транспортировки.Его можно использовать для создания высоких температур, необходимых в промышленных процессах, и позволит продолжать использовать существующую инфраструктуру, делая ненужной обширную модернизацию электростанций и оборудования — экономя много денег.

В то же время синтетическое топливо имеет существенные недостатки. При электролизе, метанировании и хранении теряется много энергии, а это означает, что для их производства требуется большое количество возобновляемой энергии. После электролиза остается только около 67-81 процентов энергии, а после дополнительной стадии метанирования остается только около 54-65 процентов.Производство синтетического топлива трудоемко, оно всегда будет более дорогостоящим и менее эффективным, чем прямое использование электроэнергии.

Накопление летнего солнца на зиму

Вот почему некоторые исследователи говорят, что синтетические газы следует использовать только тогда, когда нет чистой альтернативы. Одним из таких случаев является крупномасштабное сезонное хранение возобновляемой электроэнергии.

Энергия в Германии распределяется неравномерно в течение года. В холодное время года отопление значительно увеличивает спрос.Зимой производство энергии ветра также увеличивается, но солнечная энергия собирается в основном летом. Электрификация отопления, например, с использованием тепловых насосов, заменит сезонные колебания потребления газа сезонными воздействиями на рынок электроэнергии.

При современных технологиях батареи не могут хранить достаточно энергии в помещениях разумного размера или по доступной цене, чтобы уравновесить сезонные колебания. Таким образом, Германия в настоящее время сжигает ископаемый газ на резервных электростанциях, чтобы удовлетворить спрос, когда производство возобновляемой энергии сокращается, и продолжит это делать в ближайшие годы.Синтетический метан может стать углеродно-нейтральной альтернативой с середины этого века. Его также можно использовать в качестве альтернативы электрическим тепловым насосам в зданиях, где они не могут быть установлены, например, в исторических зданиях, внесенных в список памятников.

Замена природного газа в промышленности

Производство электроэнергии на газе также может сыграть ключевую роль в долгосрочной декарбонизации промышленного сектора. Можно использовать электричество для создания высоких температур, необходимых для таких процессов, как производство стали.Однако в промышленности процессы сжигания применялись десятилетиями, и потребовалось бы внести значительные и дорогостоящие изменения, сохранив при этом производство. PtG был бы более дешевым вариантом; просто использовать другое, более чистое топливо в стандартной технологии сжигания. Водород, который в настоящее время производится в основном из ископаемого топлива и используется для производства аммиака и прямого восстановления железной руды, также может быть получен с использованием энергии в газ. А углерод, необходимый для химической промышленности, который сегодня в основном поступает из нефти, можно было бы извлечь из синтетического метана.

Самая важная отраслевая ассоциация Германии, BDI, в начале 2018 года опубликовала свое исследование динамики изменения климата, сделав вывод о том, что для достижения максимальной цели Германии по сокращению выбросов парниковых газов на 95 процентов к 2050 году все поставки природного газа должны быть сокращены. быть заменены биогазом и синтетическими газами, чтобы избежать выбросов в результате основных промышленных процессов сжигания.

В метаанализе 2018 г., проведенном консалтинговой компанией Enervis, сравнив 10 различных исследований будущей роли электроэнергии из газа, также сделан вывод о том, что чем более амбициозно Германия стремится к сокращению выбросов CO2, тем выше будет спрос на PtG.

Увеличение масштаба и стоимость

Многие уже рассматривают PtG как способ использования энергии ветра в северной Германии, которую невозможно транспортировать в районы с высоким спросом на юге из-за нехватки линий электропередач. Однако эта технология запущена и используется только в около 30 исследовательских и пилотных проектах в Германии, и они все еще далеки от прибыльности.

Высокая стоимость PtG означает, что от него не ожидается конкуренции с ископаемым газом без государственной поддержки и регулирования, таких как квоты на долю синтетического газа в национальном энергетическом балансе или более высокие цены на выбросы CO₂.

Для такой индустриальной страны, как Германия, развитие PtG может стимулировать рост. А поскольку на страны по всему миру оказывается давление с целью сократить использование ископаемого топлива в соответствии с Парижским соглашением 2015 года, Германия может получить выгоду от экспорта технологии.

Но возможности производства самого синтетического газа в домашних условиях ограничены. Электрогазовые объекты капиталоемки. Даже если предприятия PtG уже существовали в необходимом масштабе, Agora Energiewende и Agora Verkehrswende говорят, что в настоящее время в северной Германии вырабатывается недостаточно избыточной электроэнергии из возобновляемых источников, чтобы они были прибыльными.Из-за высоких постоянных затрат они должны будут работать с максимальной нагрузкой, насколько это возможно, поясняют аналитические центры в исследовании будущих затрат на синтетическое топливо.

Может потребоваться импорт

Некоторые исследователи считают, что в будущем Германии, вероятно, придется импортировать значительные объемы синтетического газа. В Германии может просто не хватить места для ветряных турбин и солнечных батарей, необходимых для производства синтетического газа, достаточного для удовлетворения спроса, особенно с учетом того, что граждане Германии уже сопротивляются строительству инфраструктуры возобновляемых источников энергии.

Страны, богатые солнцем, могут производить его по более доступным ценам. Для нефтяных стран Северной Африки или Ближнего Востока это также может стать стимулом для отказа от добычи ископаемого топлива и принятия международных мер по защите климата.

Недавнее исследование Немецкого энергетического агентства (dena) прогнозирует, что Германия импортирует до 750 тераватт-часов синтетического газа и жидкого топлива в 2050 году. Тем не менее, более высокие процентные ставки и риски безопасности за рубежом могут сделать синтетический газ, добываемый внутри страны с помощью прибрежных ветров Северного моря. конкурентный.

Проект поправки к закону о развитии и поддержке морской ветроэнергетики, который в настоящее время обсуждается правительством, может проложить путь для комбинированных установок в Северном море, которые вырабатывают энергию ветра и преобразуют ее в водород. Эти объекты не будут подключены к электросети, и поэтому им не придется платить сбор за возобновляемые источники энергии (надбавка за электроэнергию). Однако, согласно законопроекту, такие объекты также не подлежат финансовой поддержке со стороны государства.

Итак, что же такое зеленый водород?

Компании и отраслевые группы часто объединяются для продвижения своей продукции.Гораздо более необычным был шаг, сделанный в прошлом месяце 10 крупными европейскими энергетическими компаниями и двумя ведущими отраслевыми организациями континента, объединившимися для запуска кампании, рекламирующей продукт, который ни одна из них на самом деле не продает.

Этот продукт является возобновляемым или «зеленым» водородом. И хотя сегодня это не является основной проблемой для этих компаний (Enel, EDP, BayWa и другие) или промышленных групп (SolarPower Europe и WindEurope), все видят, что зеленый водород играет жизненно важную роль в достижении глубокой декарбонизации энергетической системы.

Интерес к экологически чистому водороду стремительно растет среди крупных нефтегазовых компаний. Европа планирует сделать водород важной частью своего пакета Green Deal стоимостью триллион долларов, при этом ожидается, что в июле будет опубликована общеевропейская стратегия «зеленого» водорода.

«Мы не можем электрифицировать все», — сказал генеральный директор WindEurope Джайлс Диксон. «Некоторые производственные процессы и тяжелый транспорт должны будут работать на газе. А возобновляемый водород — лучший газ. Он полностью чистый. Это будет доступно, поскольку возобновляемые источники энергии сейчас настолько дешевы.

Что такое зеленый водород? Введение в цветовую палитру водорода

Для бесцветного газа водород очень красочен.

Согласно номенклатуре, используемой исследовательской фирмой Wood Mackenzie, большая часть газа, который уже широко используется в качестве промышленного химического вещества, является коричневым, если он производится путем газификации угля или лигнита; или серый, если он производится путем паровой конверсии метана, при котором в качестве сырья обычно используется природный газ.Ни один из этих процессов не является экологически безопасным.

Предположительно более чистый вариант известен как голубой водород, где газ производится путем паровой конверсии метана, но выбросы сокращаются за счет улавливания и хранения углерода. Этот процесс может примерно вдвое сократить количество производимого углерода, но до сих пор далеко не без выбросов.

Зеленый водород, напротив, может почти устранить выбросы за счет использования возобновляемых источников энергии, которые становятся все более распространенными и часто вырабатываются не в идеальное время, для обеспечения электролиза воды.

Бирюзовый цвет стал еще одним дополнением к палитре производства водорода. Его получают путем разложения метана на водород и твердый углерод с помощью процесса, называемого пиролизом. Бирюзовый водород может показаться относительно низким с точки зрения выбросов, потому что углерод можно либо захоронить, либо использовать в промышленных процессах, таких как сталелитейное производство или производство аккумуляторов, поэтому он не улетучивается в атмосферу.

Однако недавние исследования показывают, что водород бирюзового цвета на самом деле, вероятно, будет не более безуглеродным, чем голубой вариант, из-за выбросов от источников природного газа и необходимого технологического тепла.

Как получить зеленый водород?

При электролизе все, что вам нужно для производства большого количества водорода, — это вода, большой электролизер и много электроэнергии.

Если электричество поступает из возобновляемых источников, таких как ветер, солнце или гидроэнергетика, то водород фактически зеленый; единственные выбросы углерода — это выбросы, воплощенные в инфраструктуре генерации.

Прямо сейчас проблема заключается в том, что не хватает больших электролизеров, а изобилие возобновляемой электроэнергии по-прежнему обходится недешево.

По сравнению с более устоявшимися производственными процессами, электролиз очень дорог, поэтому рынок электролизеров невелик.

И хотя производство возобновляемой энергии в настоящее время достаточно велико, чтобы вызвать изгибы в Калифорнии и проблемы с сетью в Германии, перепроизводство — явление относительно недавнее. Большинство энергетических рынков по-прежнему нуждаются в большом количестве возобновляемых источников энергии только для обслуживания энергосистемы.

Как вы храните и используете эти вещи?

Теоретически есть много полезных вещей, которые можно сделать с зеленым водородом.Вы можете добавить его в природный газ и сжечь на тепловых электростанциях или в теплоцентралях. Вы можете использовать его в качестве прекурсора для других энергоносителей, от аммиака до синтетических углеводородов, или, например, для непосредственного питания топливных элементов в автомобилях и кораблях.

Начнем с того, что вы можете использовать его просто для замены промышленного водорода, который вырабатывается каждый год из природного газа и который составляет около 10 миллионов метрических тонн только в США.

Основная проблема удовлетворения всех этих потенциальных рынков заключается в доставке зеленого водорода туда, где он необходим.Хранить и транспортировать легковоспламеняющийся газ непросто; он занимает много места и делает стальные трубы и сварные швы хрупкими и склонными к выходу из строя.

Из-за этого для транспортировки водорода в больших объемах потребуются специальные трубопроводы, строительство которых было бы дорогостоящим, нагнетая газ под давлением или охлаждая его до жидкости. Эти два последних процесса являются энергоемкими и еще больше снизят и без того невысокую эффективность использования зеленого водорода в оба конца (см. Ниже).

Почему зеленый водород внезапно стал такой большой проблемой?

Один из путей к почти полной декарбонизации — это электрификация всей энергетической системы и использование экологически чистых возобновляемых источников энергии.Но электрифицировать всю энергетическую систему будет сложно или, по крайней мере, намного дороже, чем объединение возобновляемой генерации с низкоуглеродным топливом. Зеленый водород — одно из нескольких потенциальных низкоуглеродных видов топлива, которое могло бы заменить сегодняшние ископаемые углеводороды.

По общему признанию, водород в качестве топлива далек от идеала. Его низкая плотность затрудняет хранение и перемещение. И его воспламеняемость может быть проблемой, как отмечалось в июне 2019 года на норвежской водородной заправочной станции.

Но и другие низкоуглеродные виды топлива имеют проблемы, не в последнюю очередь из-за стоимости. И поскольку большинство из них требует производства зеленого водорода в качестве прекурсора, почему бы просто не придерживаться исходного продукта?

Сторонники указывают, что водород уже широко используется в промышленности, поэтому технические проблемы, связанные с хранением и транспортировкой, вряд ли будут непреодолимыми. Кроме того, газ потенциально очень универсален и может применяться в самых разных областях — от отопления и долгосрочного хранения энергии до транспортировки.

Возможность применения экологически чистого водорода в широком спектре секторов означает, что соответственно большое количество компаний могут извлечь выгоду из растущей экономии водородного топлива. Из них, пожалуй, наиболее значительными являются нефтегазовые компании, которые все чаще сталкиваются с призывами сократить производство ископаемого топлива.

Несколько крупных нефтяных компаний входят в число игроков, борющихся за поул-позицию в разработке экологически чистого водорода. Shell Nederland, например, подтвердила в мае, что она объединила усилия с энергетической компанией Eneco для участия в последнем тендере голландского морского ветроэнергетического комплекса, чтобы создать рекордный водородный кластер в Нидерландах.Спустя несколько дней компания-разработчик солнечной энергии Lightsource BP сообщила, что обдумывает создание в Австралии завода по производству зеленого водорода, работающего на 1,5 гигаватт ветровой и солнечной энергии.

Заинтересованность Big Oil в экологически чистом водороде может иметь решающее значение для обеспечения коммерческой жизнеспособности топлива. Снижение затрат на производство экологически чистого водорода потребует огромных инвестиций и масштабов, и крупные нефтяные компании имеют уникальные возможности для обеспечения этого.

Сколько стоит производство зеленого водорода?

Производство зеленого водорода по-прежнему обходится дорого.В отчете, опубликованном в прошлом году (с использованием данных за 2018 год), Международное энергетическое агентство оценило стоимость зеленого водорода от 3 до 7,50 долларов за килограмм по сравнению с 0,90 до 3,20 доллара за производство с использованием паровой конверсии метана.

Снижение стоимости электролизеров будет иметь решающее значение для снижения цены на зеленый водород, но это потребует времени и масштабов. Стоимость электролизера может упасть вдвое к 2040 году с примерно 840 долларов за киловатт мощности на сегодняшний день, заявило в прошлом году МЭА.

Экономическое обоснование экологически чистого водорода требует очень большого количества дешевой возобновляемой электроэнергии, поскольку изрядная часть теряется при электролизе.По данным Shell, КПД электролизера колеблется от 60 до 80 процентов. Проблема эффективности усугубляется тем фактом, что для многих приложений может потребоваться экологически чистый водород для питания топливного элемента, что приводит к дополнительным потерям.

Некоторые наблюдатели предположили, что производство экологически чистого водорода может вытеснить избыточные мощности возобновляемых источников энергии в крупных производственных центрах, таких как морские ветряные электростанции в Европе. Однако, учитывая все еще высокую стоимость электролизеров, сомнительно, захотят ли разработчики проектов по производству зеленого водорода оставить свои электролизеры без дела до тех пор, пока цены на возобновляемые источники энергии не упадут ниже определенного уровня.

Более вероятно, как это уже рассматривается Lightsource BP и Shell, девелоперы построят заводы по производству экологически чистого водорода с выделенными активами по производству возобновляемой энергии в местах с высоким уровнем ресурсов.

Сколько производится зеленого водорода?

По большому счету, немного. По данным Wood Mackenzie, в настоящее время на зеленый водород приходится менее 1 процента от общего годового производства водорода.

Но WoodMac прогнозирует рост производства в ближайшие годы.Количество проектов экологичных водородных электролизеров почти утроилось за пять месяцев, предшествующих апрелю 2020 года, до 8,2 гигаватт. Всплеск был в основном вызван увеличением масштабных развертываний электролизеров, при этом запланировано 17 проектов с мощностью 100 мегаватт или более.

И дело не только в том, что появляется больше проектов. К 2027 году средний размер систем электролизера, вероятно, превысит 600 мегаватт, сообщает WoodMac.

Кто возглавляет разработку экологически чистого водорода?

Зеленый водород, кажется, сейчас у всех на уме, и по крайней мере 10 стран смотрят на газ для обеспечения энергетической безопасности в будущем и возможного экспорта.Последней страной, которая присоединилась к этой группе, является Португалия, которая в мае представила национальную водородную стратегию, которая, как сообщается, оценивается в 7 миллиардов евро (7,7 миллиарда долларов) до 2030 года. В прошлом месяце лидер оффшорной ветроэнергетики Ørsted провозгласил первый крупный проект, нацеленный исключительно на транспортный сектор.

Помимо таких громких имен, множество небольших компаний надеются отхватить кусок растущего зеленого водородного пирога.Такие компании, как ITM Power, возможно, не так хорошо известны сегодня, но если зеленый водород оправдает хотя бы часть своих обещаний, он может однажды стать огромным.

А водородные автомобили?

А, да. Привлекающая внимание Toyota Mirai помогла зародить первые надежды на то, что автомобили на водородных топливных элементах могут соперничать с электромобилями за замену двигателя внутреннего сгорания. Но по мере роста рынка электромобилей перспектива того, что водород станет серьезным соперником, исчезла из поля зрения, по крайней мере, в сегменте легковых автомобилей.

Сегодня на дорогах США находится примерно 7600 автомобилей с водородными топливными элементами, по сравнению с более чем 326400 электромобилей, проданных в США только в прошлом году.

Тем не менее, эксперты по-прежнему ожидают, что водород будет играть роль в обезуглероживании некоторых сегментов транспортных средств, причем вилочные погрузчики и грузовики большой грузоподъемности наиболее вероятно от этого выиграют.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.